ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені «химиялық технология»


Дәріс 29, 30 - Жоғары молекулалық қосылыстар технологиясы



жүктеу/скачать 1,94 Mb.
бет8/10
Дата01.04.2017
өлшемі1,94 Mb.
#13032
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Дәріс 29, 30 - Жоғары молекулалық қосылыстар технологиясы

Дәріс жоспары:



  1. Полимер синтез процесінің технологиялық негізі.

  2. Полимерлерді өңдеу.

Жоғары молекулалы қосылыстар ЖМҚ - деп молекулалық массасы 10000-нан асатын қосылыстарды айтамыз. (ақуыздар, полисахаридтер, целлюлоза, синтетикалық полимерлер, пластмассалар, және талшықтар) ЖМҚ ерітінділері - гомогенді термодинамикалық тұрақты жүйелер - шын молекулалы ерітінділер. ЖМҚ және коллоидты бөлшектердің молекулалары мыңдаған атомдардан тұрады, сондықтан ЖМҚ үшін де мынадай қасиеттер тән: оптикалық қасиеттер, диффузияның төмен жылдамдығы, төмен осмостық қысым.

ЖМҚ жіктелінуі. Әртүрлі белгілеріне қарап жіктейміз:

1. Шығу тегіне байланысты ЖМҚ табиғи және синтетикалық деп бөлінеді.

Табиғи ЖМҚ - ақуыздар, (казеин, желатин, жұмыртқа альбумині), жүн, жібек, полисахаридтер (целлюлоза, крахмал) жатады.

Синтетикалық ЖМҚ - химиялық синтез нәтижесінде алынған ЖМҚ. Бастапқы зат ретінде қанықпаған ТМҚ н/се полифункциональды қосылыстар - мономерлер алынады.

ЖМҚ синтездеудің 2 түрі бар:

А) Полимеризация - молекулалардың макромолекула түзе бірігуі.
Мыс: n(CH2=CH2) (-CH2 -CH2-)n

Этилен Полиэтилен


Б) Поликонденсация - мономер молекулаларының төмен молекулалы заттар түзе қосылуын айтады.

Сополимеризация - екі не одан да көп әртүрлі құрылымды мономерлердің қосылуы.

Полимерлену дәрежесі деп (n) макромолекулада қайталанатын звено санын айтады.



  1. Полимер тізбегінің құрылысына қарап, ЖМҚ сызықты, тармақты, кеңістіктік деп бөледі.

  2. Электролиттік диссоциациялану қабілетіне байланысты электролитті емес және полиэлектролиттер деп 2 бөлінеді.

Полиэлектролиттер полинегіздер, полиқышқылдар, полиамфолиттер деп бөлінеді.

Полимер шайыр түрінде алынады. Шайырды балқыған күйінде фильерден өткізіп , сылқындатады. Жіпке айналып қатайған талшықты созып иіреді. Капрон талшығы өте берік болуымен бірге тозбайтын және су сіңірмеитін материал. Кемістігі – қышқыл әрекетіне және жылуға төзімсіз. Ол 215 0С кезінде балқиды.

Капрон қосылып тоқылған бұйымдар тұрмысымызда кең түрде қолданылады. Әсем көйлектер, жеңсіз жейде, кілем, шұлықтар, т.б. нәрселер түрінде шығарылады. Капрон тек талшық түрінде емес, пластмасса түрінде де машиналардың тетіктерін жасауға қолданылады.

Кевлар. Кевлар талшығы парафенилендиамин мен терефталь қышқылының поликонденсациалауынан алынады. Өте берік, тығыздығы а материал болғандықтан, бронькеудешелер тігуге, сондай – ақ спорттық бұйымдардың бөлшектерін жасауға қолданылады.

Лавсан талшығы. Полимердіалу- этиленгликоль мен терефталь қышқылының поликонденсациялау реакциясы арқылы жүзеге асады. Лавсан талшығы – өте берік , жарық пен жылуға төзімді, тозбайтын материал. Ол- жақсы диэлектрик, орташа қышқылдар мен сілтілер әсеріне төзімді. Одан трикотаж бұйымдарын, киімдер, қаптама маталар жасайды. Матасы жұмарланбайтын, берік, тозуға төзімді болады. Сондай – ақ техникаға қажетті арқан, таспалар, сүзгі маталар, т.б. заттарды да жасайды.

Полиакрилонитрил. Полиакронитрилдің [ - СН2 – СН(CN) - ]n мономері акрилонитрилды ацетальдегид пен циансутектен алынады:

СН3СНО + HCN → CH3 – CH(OH) – CN - → CH2 = CH(CN) + H2O

Бұл мономерді пропиленге аммиак және оттекпен әсер ету арқылы да алуға болады. Полиакрилонитрилге жоғары физико – химиялық қасиеттер тән. Ол 2000С – қа дейін қыздырғанда, ешқандай өзеріске ұшырамайды, диметилсульфоксидте, акрилонитрилде және т.б. еріткіштерде ериді. Бұл талшық өзінің қасиеттері жағынан үлпілдек жүнге ұқсайды, салмағы жеңітүспейді, жылу сақтап, тез боялады. Сондқтан табиғи жүннің алмастырғышы ретінде тоқыма киімдер, жасанды цигейка, көрпе, кілем,ь.б. бұйымдар әзірлеуге қолданылады. Оны акрилон деп те атайды.

Өнеркәсіпте акрилонитрилды винилхлоридпен, виниацетатпен, стиролмен, т.б. сополимерленіп маңызды полимерлер алады. Мысалы, бутадиенмен сополимерлері майға каучук алуға қолданылады.

Синтездік талшықтар табиғи материалдарды алмастыруда өте маңызды рөл атқарады, дегенмен гигиеналық тұрғыдан кемшіліктері де бар. Олардың гигроскопиялық қасиеттері төмен, ауа алмасуы да нашар, сондықтан денене терлетіп, тері ауруларын тудыруы мүмкін. Синтездік талшықтарды көп жағдайда табиғи талшықтармен араластырып бірге пайдаланылады.

Каучук (көксағыз)– негізінен, резеңке және резеңке бұйымдарын жасау үшін қолданылатын эластикалық материал. Табиғатта көптеген өсімдіктерде кездеседі. Бірақ өндіріс үшін маңызы бары – Бразилиада өсетін Гевея ағашынан алынған каучук ( каучук «као чоу» - ағаштың көз жасы). Оның сүтінде 30% көксағыз бар. Ол – изопренді полимер (2 метилбутадиен – 1,3):

nCH2 = C(CH3) – CH = CH2 →(- CH2 – C(CH3) = CH – CH2 -)n

Көксағыздың практикалық маңыздылығы – оның серпімді, эластикалық қасиетінде.

Техниканың дамуына байланысты көксағызға сұраныс арта түсте. Табиғи көксағыздың қоры шектеулі болғандықтан, ғалымдар алдында аса майысқақ синтездік материалдар жасау міндеті туындады.

Көп жылғы қажырлы еңбектен кейін академик С.В.Лебедев көксағызды синтездік жолмен лу әдісін тапты. Сөйтіп, 1932 жылдан бастап осындай көксағыз өндіріле бастады. Ол ең алдымен бутадиенді (СН2 = CH – CH = CH2) пайдаланылады. У үшін шикізат ретінде этил спирті жұмсалады. Ал этил спирті астық пен картоптан алды.

Қазіргі кезде көксағызды синтездеуге мұнай газдары мен мұнайдың өңделген өнімдерінде болатын көмірсутектер пайдалынады.

ЖМҚ қасиеттері. ЖМҚ коллоидты ерітінділер тәрізді дисперсті түзе алады. Ерітіндінің сипаты ЖМҚ - ның еріткішке ұксастығына тәуелді.

Еріткіштердің полюстілігі ЖМҚ полюстілігіне сәйкес болса, шын еру байқалады - молекулалық ерітінділер(судағы желатин).

Ал, егер сәйкес келмесе, полимерлердің золдері мен дисперсі түзіледі(полимерлердің еруі - ісіну процесіне сәйкес келеді).

Полиэлектролиттер - иондалған тобы бар ЖМҚ.

Оларды 3-бөлеміз:.

1. Қышқылды (катиониттер) COOH, SO3 Н , PO(OH), альгиндер, крахмал.

2. Негізді (NH3 , NH2)

3. Полиамфолиттер (NH3, COOH )



ПА қасиеттері ортаның рН-на байланысты өзгереді. Иондалган негіз топтарының саны иондалған қышқыл топтарының санына тең болатын рН мәні - изоэлектрлі нүкте деп аталады. Изоэлектрлі нүктеде іруі, тұтқырлануы, өте сирек жағдайда ісіну, ерігіштіктің төмендеуі, электр қозғалғыштығы төмендеуі құбылыстары байқалады.

Сурет 1. Смола алу өндірісінің қондырғысы сызбанұсқасы

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: полимерлі материалдар классификациясы, полимерлі материалдар қасиеттері, полимерлі материалдарды алу әдістері, полимерлену, поликонденсациялау

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:



  1. Олеин қышқылының молекуласын полимердің макромолекуласы деп атауға бола ма?

CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH?

  1. Макромолекуланың құрылымдық түйінін көрсетіңіз:

…CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2-…

  1. Макромолекула полимеризация сатысы тең ...

  2. Егер полимеризация сатысы n= 1000 болса, полипропилен макромолекуласының молекулярлы массасы нешеге тең?

Ұсынылған әдебиеттер:

  1. Қайырбеков Ж.Қ, Әубәкіров Е.А. Ж.К. Мылтықбаева. Жалпы химиялық технология. – Алматы. 2009. 222-237 бет

  2. Тойбаев Ы.Қ., Жұбанов Қ.А., Садықов Ү.Ә. Химиялық технология негіздері. – Алматы. 2011.232-273 бет

  3. Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.-Т.2.С.369-380


3 Зертханалық сабақтар

Зертханалық сабақ 1, 2 - Сильвиниттен калий хлоридін бөліп алу

Жұмыс мақсаты: Калий және натрий хлориді бар тұздар қоспасын бөлу. Берілген тұздар қоспасындағы және таңдамалы еріту арқылы алынған өнімдер құрамындағы KCl-нің массалық үлесін анықтау.

Лабораториялық жұмысқа рұқсат алу сүрақтары:

  1. Сильвиниттегі хлорлы калийдің мөлшері?

  2. Галургиялық әдістен басқа сильвиниттен калийді бөліп алу үшін қандай әдіс қолданылады?

  3. Калий хлоридін сильвиниттен бөліп алу үшін қандай температура қажет?

Жұмысты жасау: Жұмысты орындау үшін 50 г сильвинит немесе калий және натрий



хлоридтерінің тұздар қоспасын аламыз. 150г ерітіндіде 12,5% KCl және 18,5% NaCl болаындай ерітіндіні дайындаймыз. Тұз қоспасын, араласырғыш пен термометрі бар, көлемі 250 мл термотұрақты стаканға салады. Стаканға дайындалған негізгі ерітіндіні құяды да жабық плиткада араласыра отырып қайнағанша қыздырады. Осыдан кейін ерітіндіні лезде тұнбадан Бюхнер воронкасы арқылы бөліп алады. Фильтрде қалған тұнбаны қайтадан стаканға ауыстырады, ал фильраты бөлме температурасында суыады. Түзілген KCl тұнбасын фильрлеп қайтадан стакандағы тұнбаны негізгі ерітіндімен жуады. Бұл операцияны 2-3 рет қайнатады, содан кейін алған тұнбаны және фильтраттан түзілген тұнбаны өлшейді және KCl мөлшерін анықтайды. Негізгі ерітіндіні ақырғы KCl-ды бөліп алғаннан кейін, келесі жұмыстарда қолдану үшін сақтап қояға болады.

Қоспаны бөлуге дейін және кейінгі өнімдерде KCl-дың массасын анықтауды келесі өлшеу әдістермен жүргізуге болады: перхлоратты, тетрафенилборатты, кобальтнитритті, гидротартратты, дипикриламинді және гексанитрофениламин магний тұзы әдестері.



Тетрафенилборатты әдісті қолдану кезінде 0,0001г дейін дәлдікпен алынған 5г өлшемені стаканға салып 300 мл дистельденген су, 3 мл конц. H2SO4 құяды да қайната отырып 30 мин уақыт ішінде сақтықпен ерітеді. Алынған ерітінді суығаннан кейін көлемі 500 мл өлшегіш колбаға фильтлейді, фильтрдегі тұнбаны хлор ионынан шаяды, хлор ионның сапалық реакциямен тексереді, ал ерітінді көлемін колбаның белгісіне дейін жеткізіп, араластырады. Ерітіндіден пипеткамен 10 мл алып 100-мллік стаканға ауыстырады, 25 мл дист-ген суды үстіне құяды. 1-2 тамшы метил қызылды құяды, түсі өзгергенше 3 мл-ге дейін 10% сірке қышқылын құяды. Осы дайындалған ерітіндісі бар стаканды су моншасында 450С дейін қыздырады және араластыра отырып 8-10 мл 0,1 моль/л Na[(C6H5)4B] ерітіндісін қосады, калий тетрафенилборат тұнбасы түзіледі. Стаканды су моншасында тағы 5-10 мин-қа қалдырады, содан кейін бөлме температурасына дейін суытады, тұнбасы алдын ала өлшенген шыны фильтр арқылы фильтрлейді, шайғыш ерітіндінің аз мөлшерді порцияларымен 4-5 рет және суық сумен 3 рет шаяды. Шайғыш судың жалпы көлемі 50-60 мл. (Шайғыш ерітінді – 1% сірке қышқылдың 100 мл ерітіндісі мен 0,1 моль/л тетрафенилборат натрийдің 3,4 мл ерітіндісінің қоспасы). Тұнбасы бар фильтрді кептіргіш шкафта 1200С температурада массасы тұрақтанғанша кептіреді және өлшейді. Калий хлоридінің массалық үлесін келесі формуламен есептейді: , мұндағы m – кептірілген тетрафенилборат калий тұнбасының массасы, г; m1 – анализденетін қоспаның массасы, г; 0,208 – аналитикалық көбейткіш; х1 – анализденетін қоспаның массалық бөлігіндегі ылғал мөлшері, ол өлшеме массасын термостатта 100-1050С кептіре отырып тұрақты массаға жеткізу кезінде анықталады.

Жұмыс нәтижесін өрнектеу: әдістемені сипаттау және анализ нәтижесін жазу.

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Сильвинит дегеңіміз не?

2. Калий және натрий хлоридтерін бір бірінен бөлінуі неге негізделген?

3. Сильвинитті өндеудің оптимальды жағдайлар қандай?



Зертханалық сабақ 3-5 – Судың анализі. Ионалмасу тәсілмен суды жұмсарту.

Жұмыс мақсаты: Судың жалпы, карбонатты және карбонатты емес кермектілігін анықтау, көмірқышқыл газының мөлшерін анықтау.

Лабораториялық жұмысқа рұқсат алу сүрақтары:

  1. Судың кермектілігі қандай металдар иондарына негізделген?

  2. Кермектілік бойынша су қалай жіктелінеді?

  3. Судың толық тұзсыздануы қалай жетіледі?

Жұмысты жасау: судың жалпы кермектілігін анықтау. Судың жалпы кермектілігін келесі жолмен анықталады: а) комплексонометриялық – трилон Б ерітіндісімен хромоген көк немесе қара индикаторы қатысында, аммиакты ортада (рН 9-10) титрлейді; б) судағы кальций және кальций мөлшерін көлемдік және өлшемдек әдістермен анықтау.

А) Көлемі 250 см3 конус тәрізді колбаға зерттелетін 100-150 см3 су құяды, 5 см3 аммиакты буферлі ерітінді қосады, 6-7 тамшы хромоген индикаторын қосады да 0,05-0,1 н. трилон Б ерітіндісімен ерітіндінің түсі қызыл түсі сұр көк түске өзгергенше абайлап титрлейді. Жалпы су кермектілігін Кж (мг-экв/дм3) келесі формуламен есептейді:, мұнда υ1 – сынаманы титрлеуге жұмсалған 0,1 н. трилон Б ерітіндісінің көлемі, см3; k-трилон Б ерітіндісі нормальдігінің коэффициенті, k=нфак/0,1н; υ-судың зерттелетін сынама көлемі, см3. Егер υ=100 см3 болса, Кж=υ1k. ерітіндісінің



Б) кальцийді анықтау үшін анализденетін 100 см3 суға лакмус бойынша қышқыл реакцияға дейін HCl қосады. Ерітіндіні қайнағанша дейін қыздырады, оған 10 см3 10%-NH4Cl ерітіндісінің 10 см3 көлемін қосып, 15см3 (NH4)2C2O4 ерітіндісін араластыра отырып қосады. 10-15 мин кейін 3-4 тамшы аммиакты әлсіз иісі шыққанша қосады. Тұнбасы бар ерітіндіні 10-15 мин су моншасында ұстайды. Кальций оксалатының тұнбасын фильтрлеп, аммоний оксалатының ерітіндісімен шаяды. Шайылған тұнбаны фильтрде күкірт қышқылымен ерітеді, фильтратты қайнағанша қыздырады және ашық қызыл түс пайда боялғанша калий перманганаты ерітіндісімен титрлейді. Ca2+ (мг/дм3) ионының концентрациясын келесі формуламен есептейді: CCa2+= TKMnO4.10.100, мұнда TKMnO4 – кальций ионына есептелген KMnO4 титрі; υ-титрлеуге кеткен KMnO4 көлемі.

Магнийді анықтау үшін 700 см3 суға 3 тамшы метилоранжды қосады, оны сары түс пайда болғанша 0,1н HCl мен тирлейді және қуыс сынаманы титрлеуді қатар жүргізеді. Қуыс сынамада 10см3 су болады. Ерітіндісі бар екі колбаны қайнағанша қыздырады, содан кейін оларды көлемі 200см3 өлшегіш қолбаға ауыстырады. Колбаларға 50 см3 ден ауызының төменгі бөлігіне дейін сумен жеткізеді. Колбаның ішіндегі заттарды араластырады да су моншасына жарты сағатқа қояды. Колба суығаннан кейін белгісіне дейін сумен жеткізеді, араластырады, магний гидроксидінің тұнбасын фильтрлейді. Әр сынаманың 100 см3 фильтратын 0,1 н HCl ерітіндісімен, кальций гидроксидінің артықшылығын байланыстыра отырып, фенолфталеин қатысында титрлейді. Магний мөлшерін келесі формуламен есептейді: , мұнда 12,16 – магнийдің грамм-эквиваленті, N-тұз қышқылының нормальдігі; υ1 – қуыс сынаманы титрлеуге жұмсалған тұз қышқылының мөлшері, см3; υ2 – сынаманы титрлеуге жұмсалған қышқылының мөлшері, см3. Осы жағдайда судың жалпы кермектілігі (мг-экв/дм3) келесі формуламен анықталады: , мұнда CCa2+ және CMg2+ - иондарының концентрациясы, мг-экв/дм3.

Карбонаттық кермектілік. Анализденетін судың 100 см3 көлемін 0,1 н HCl ерітіндісімен метилоранж индикаторы қатысында ерітінді түсі ашық қызыл түске өзгергенше титрлейді. , мұнда N – HCl-дың нормальдігі, υ1 – титрлеуге жұмсалған HCl-дың көлемі, см3; υ2 – анализ үшін алынған су көлемі, см3.

Карбонатты емес кермектілік. Жалпы және карбонатты кермектілік арасындағы айырмашылық ретінде анықтайды Кн=Кж – Кк.

Көмір қышқыл газын анықтау. Түбі дөнес колбаға 200 см3 анализденетін суды құяды, оған 1%-ті фенолфталеин ерітіндісінің 0,2 см3 көлемін қосып араластырады. Егер ерітіндінің түсі эталонды ерітіндінің түсіне қарағанда түсі интенсивті болса, онда бұл ерітіндіде еріген көмір қышқыл газы жоқ. Түсі жоқ немесе әлсіз болса, онда СО2 бар. Осындай жағдайда сынаманы эталон ерітіндінің түсіне дейін титрлейді. Көмір қышқыл газының концентрациясын келесі формуламен анықтайды: , мұнда N – NaOH-тың нормальдігі, υ- титрлеуге кеткен NaOH көлемі, см3.

Суды жұмсарту. Әктік пен содалық әдістер. Алдын ала судың карбонатты, карбонатты емес магнилік кермектілігін және СО2 мөлшерін анықтайды. Осы мәліметтер көмегімен судың кермектілігін жою үшін ізбеспен соданың мөлшерін есептейді. Мысалы: карбонаты кермектілік 6 мг-экв/дм3; карбонатты емес – 2 мг-экв/дм3; магнилі – 3 мг-экв/дм3; СО2 – 9 мг/дм3. Сонда суды жұмсарту үшін қажет Ca(OH)2: , мұнда 1/22 – СО2 нің аналитикалық көбейткіші, мг-экв/дм3

немесе 9,4.74/2=347,8 мг/дм3 немесе 0,348 г судың бір дм3-не;

Na2CO3: 2 . 106/2=106 мг/дм3=0,106 г судың 1 дм3-не.

Өлшенген ізбес пен соданың мөлшерін 0,01 г дейінгі дәлдікпен өлшеп 1л жұмсаратын суда ерітеді. Колбаның ішіндегі ерітіндіні 3-5 мин араластырады, біраз қойып қабатталып бүктелген фильтрде фильтрейді. Фильтраттан 200 см3 жұмсартылған су алып, онда карбонатты, карбонатты емес, магнилі кермектілікті, СО2 –ні анықтайды.



Ионалмастыру әдісі.




Катиониттік сүзгіш: 1- шыны трубка, 2- катионит, 3-шыны мақта, 4-кран
Катиониттік сүзгіш төменгі бөлігіне шыны мақта салынған шыны трубка (сурет 1.). Трубка кран және бұрғандадан тұрады. Колонканы 0,5м биіктікке дейін катионитпен толтырады. Алдын ала катионитті регенерациялайды. Ол үшін 700 см3 (6-8%-ті) ас тұздың ерітіндісін колонкадан мынадай жылдамдықпен өткізу керек: ерітінді катиониттен 25-30 мин уақыт аралығында өту керек. Содан кейін регенерацияланған катионитті NaCl қалдығынан сумен шаяды. Оған мөлшерімен 1000 см3 су кетеді. Катионитті шайғаннан кейін фильтр арқылы 200-250 см3 суды берілген жылдамдықпен өткізеді. Содан соң фильтрленген және бастапқы судың жалпы кермектілігін анықтайды.

Жұмыс нәтижесін өрнектеу: әдістемені суреттеу және анализ нәтижесін жазу.

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. 100 мл суды титрлеуіне 2 мл 0,1н трилон Б ерітіндісі жұмсалды. Судың кермектілігін есептеніз.

2. Неліктен карбонатты кермектілікті анықтағанда фенолфталеинді қолдануға болмайды?

3. Қақты жою үшін қандай заттарды қолданады?


жүктеу/скачать 1,94 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10



©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз
    Басты бет