ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы» 5В072100 – «Органикалық заттардың химиялық технологиясы» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдар



бет1/23
Дата29.04.2018
өлшемі2,77 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СемЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

3 деңгейілі СМЖ құжаты

ПОӘК

ПОӘК 042-18-10.1.32/03- 2013



ПОӘК

«Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы»

пәнінің оқу-әдістемелік материалдары


18.09 2013ж.

№ 1 басылым





ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

«Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы»


5В072100 – «Органикалық заттардың химиялық технологиясы»

мамандығы үшін


ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР

Семей


2013

Мазмұны

1

Глоссарий

2

Дәріс оқулар

3

Зертханалық сабақтар

4

Студенттің өзіндік жұмысы


Глоссарий


  1. Жоғары молекулалық қосылыстар (ЖМҚ) – молекулалық массасы 5000 артық және өзіне тән бірқатар қасиеттері бар қосылыстар

  2. Молекула ішілік процестер – нәтижесінде құрамы, кейде макромолекула химиялық құрамы да өзгеретін, бірақ әдетте реагенттерді қосып алусыз жүретін процестер

  3. Каучуктер вулканизациясы – көлденең байланыстары бартізбектік макромолекулалардың кеңістіктік вулканизациялық торға бірігуі нәтижесінде каучуктің резинаға айналуының технологиялық процесі.

  4. Иілгіштік – макромолекулалардың жылулық қозғалыстың, не сыртқы күштің әсерінен пішінін өзгерту қабілеті

  5. Гомополимер – бірдей мономерден құралған полимер

  6. Изоиондық нүкте (ИИН) – тек өзінің ионогенді топтарының диссоциациясымен анықталатын полиамфолиттің сулы ерітіндісінің рН шамасы (бөгде иондар болмаған жағдайда).

  7. Изоэлектрлік нүкте (ИНТ) – тізбектің орташа қосынды заряды нольге тең болған кездегі полиамфолит ерітіндісінің рН шамасы.

  8. Конфигурация – полимер тізбегінің синтездеу кезінде қалыптасқан химиялық құрылымы, оның изомерлік пішіні

  9. Конформация – молекуланың ішкі айналуының салдарынан өзгере алатын, атомдар мен топтардың кеңістікте салыстырмалы орналасуы

  10. Концентрлі ерітінді – еріген заттың молекулалары бір бірімен байланыса алатын ерітінді

  11. Ісіну — бұл полимер көлемінің артуымен және оның макромолекуласының конформациясының өзгеруімен жүретін, полимердің төмен молекулярлы ерітіндіні сіңіру процесі.

  12. Молекуладан ірі құрылымы – макромолекулалардың мөлшері мен көлемі буындардың мөлшері мен көлемінен бірнеше есе артық, кеңістікте бөліп алуға болатындай элементтерге бірігу қасиеті

  13. Шексіз ісіну – бұл өздігінен еруге айналатын ісіну

  14. Шекті ісіну – ерумен ілестірілмейтін полимерлердің төмен молекулалы ерітінділермен әрекеттесу процесі.

  15. Полимерлер – бұл химиялық байланыстар арқылы ұзын тізбектерге біріккен, бірдей немесе әртүрлі буындардан тұратын жоғары молекулалы қосылыстар.

  16. Полимергомологтар – бұл полимеризация дәрежесі әртүрлі бір полимердің макромолекулалары.

  17. Полимераналогтар – бұл полимеризация дәрежесі бірдей химиялық құрылымы әртүрлі полимерлердің макромолекулалары.

  18. Полидисперстілік – молекулалық массасы әртүрлі макромолекула фракциясының қатынасы.

  19. Полимераналогты түрленулер – макромолекула функционалдық топтарының құрылымының өзгерісіне әкелетін, бірақ полимеризациялану дәрежесі және негізгі тізбек құрылымы өзгермейтін реакциялар.

  20. Полиэлектролиттер – макромолекуласында иондарға диссоциаланатын ионогенді тобы бар жоғары молекулалық қосылыстар

  21. Полиамфолиттер – құрамында негіздік және қышқылдық топтары бар макромолекулалар, ортаның рН байланысты қышқылдық немесе негіздік қасиеттерді көрсетеді

  22. Полимерлену – мономерлердің активтік орталыққа тізбектеліп қосылуының нәтижесінде макромолекулалардың түзілу процесі

  23. Поликонденсация – көп функционалды қосылыстардың функционалды топтарының әрекеттесуінен жоғары молекулалық қосылыстар түзілу реакциялары

  24. Тігілген сополимерлер – бұл негізгі тізбек бір мономер буындарынан, ал бір жақ жанындағы тізбек басқа мономерлерден тұратын полимерлер.

  25. Сұйытылған ерітінді – полимердің тізбекті молекулалары іс жүзінде бір бірімен әрекеттеспейтін ерітінді

  26. Полимерлену дәрежесі – макромолекуланың құрамына кіретін буындар саны

  27. Сополимер – тізбегінде бірнеше типті мономерлік буындар бар полимер

  28. Статистикалық сополимерлер – бұл буындарына тұрақсыз орналасу тән полимерлер.

  29. Ісіну дәрежесі полимер массасы немесе көлемі бірлігіне қатысты, полимердің сіңірген сұйықтығының мөлшері.

  30. Күй теңдеуі тепе-теңдіктегі қысым, көлем, температура, концентрация және жүйенің басқа да параметрлерін байланыстыратын теңестіру.

  31. Полимерлердің химиялық айналулары – бұл макромолекула құрамының, құрылымының немесе полимеризациялану дәрежесінің өзгеруіне әкелетін реакциялар.

  32. Кезектесетін сополимерлер–бұл буындары ұдайы орналасқан полимерлер.

Микромодуль 1 – Жоғары молекулалық қосылыстар

туралы жалпы мәліметтер
Дәріс 1 - Жоғары молекулалық қосылыстар туралы ғылымның мәні мен мәселелері.

Дәріс жоспары:

1. ЖМҚ химиясының пәні және міндеттері. Жоғары молекулалық қосылыстардың маңыздылығы

2. ЖМҚ химиясының даму этаптары

3. ЖМҚ химиясының негізгі ұғымдары және анықтамалары

1. Жоғары молекулалық қосылыстар атауы төмен молекулалық заттардан айрықшаланатын, молекулалық массасы сирек түрде бірнеше жүзге жететін, молекулалық массасы үлкен заттардан шыққан. Қазіргі уақытта молекулалық массасы 5000 – нан асатын және бірнеше миллионға жететін заттарды ЖМҚ- ға жатқызады. ЖМҚ химиясы молекуласы бірнеше жүз атомдардан тұратын химиялық заттарды зерттейді. ЖМҚ молекулаларын макромолекула деп, ал ЖМҚ химиясын – макромолекула химиясы немесе макромолекулалық химия деп атайды. ЖМҚ –ның негізгі міндеті молекуладағы химиялық байланыстағы атомдар санының көптігінен туындаған ерекшеліктердің жалпы заңдылықтарын, химиялық ұғымдары мен әдістерін оқу болып табылады.

Органикалық жоғары молекулалық қосылыстар тірі табиғаттың негізі болып табылады. Өсімдіктердің құрамына кіретін, маңызды қосылыстар – полисахаридтер, лигнин, ақуыздар, пектиндік заттардың барлығы жоғары молекулалы. Торф, сұр көмір, тас көмірлерде өсімдіктер ұлпаларының геологиялық өзгерісінің өнімдері – целллоза мен лигнин бар. Жануарлар әлемінің негізі болып жоғары молекулалық қосылыс – ақуыз табылады. Бұлшықеттер, бекіткіш ұлпалар, ми, қан, тері, шаш, жүн жоғары молекулалық ақуыз заттарды құрайды.

Адамзат өзінің қажеттілігін қанағаттандыру үшін жоғары молекулалы материалдар жасайды және қолданады. ЖМҚ беріктігі жоғары, иілгіш, қатты болатын көптеген құрастырушы материалдардың негізгі құрамды бөлігі болып табылады және мұндай қасиеті жағынан ЖМҚ- мен тек металдар ғана бәсекелесе алады.

2. Табиғи ЖМҚ бұрыннан белгілі екендігіне қарамастан, ЖМҚ химиясы өзіндік ғылым ретінде тек «классикалық» органикалық химия дамудың жоғарғы сатысына жеткеннен кейін, XX ғасырдың 20 – шы жылдарында ғана дами бастады. Классикалық химия негізінде ЖМҚ қасиеттерін сипаттаудағы алғашқы қадам ЖМҚ – ның кейбір ерітінділерінің қасиеттері коллоидтық жүйенің қасиеттеріне жақын болғандықтан ЖМҚ –ның құрылымдық коллоидтық теориясына әкелді.

ЖМҚ химиясының дамуында К.Мейер мен Г.Марктің мицелл теориясы және Г.Штаудингердің макромолекулалық теориясы зор мәнге ие.

19 ғасырдың аяғында басталған органикалық синтездің дамуы және синтетикалық өнімдер мен мономерлердің көптеген мөлшерін алу әр түрлі ЖМҚ - ны синтездеуге жол ашты. Табиғи және синтетикалық ЖМҚ қасиеттері мен құрылымы жалпыландырылды. Полимерлер мол. массасы он және жүз мыңдық ұзын жіп тәрізді молекулалардан тұратыны көрсетілді. Г.Марк, Е.Гут, В.Кун, П.П.Кобеко, А.ПАлександрова, Я.И.Френкель, В.А.Каргин, С.Банна, С.Н Журковтың жұмыстары негізінде қазіргі заманға сай ЖМҚ құрылымы туралы көзқарас қалыптасты, онда ЖМҚ формасын өзгертуге қабілетті иілгіш жіп тәрізді ұзын молекуладан тұрады делінген. Молекулалар арасындағы байланыс молекулааралық өзара әсерлесудің физикалық күшінен туындайды. Барлық полимерлер физикалық құрылымы бойынша біртекті емес. Кристалданатын полимерлер екіфазалы және кристалды, аморфты ортасы бар. Аморфты полимерлер бір фазалы, бірақ бұл полимерлерде, В.Каргиннің болжауларына сәйкес, реттілік ортасы бар (қорап деп аталатын).

3. Мономерлік буын деп аталатын белгілі құрамда қайталанып отыратын буындардан құрылған макромолекулалардың қосылысы полимер деп аталады. Бірдей мономерлерден құрылған ЖМҚ гомополимерлер деп аталады. Тізбегі әртүрлі звенолардан тұратын полимерлік қосылыстар сополимер немесе аралас полимер деп аталады.

« ЖМҚ » терминін оның молекулалық массасының үлкендігін көрсету үшін қолданады, бірақ молекулалық массасы үлкен жай органикалық заттарды мысалы, гемин, хлороформ, каротинді полимер деп атауға болмайды, олар полимер болып саналмайды. ЖМҚ – ның ТМҚ – дан негізгі айырмашылықтары:



ЖМҚ

ТМҚ

Жоғарғы м.м.( молекулалық масса) > 500 у.е.

1. Төмен м.м.

Айдалмайды, сирек қайта кристалданады, жоғары температурада деполимерленеді.

2. Айдалады, қайта кристалданады.


Молекуланың өте үлкен көлеміне байланысты м.м – нің орташа мәні – м бар.

3. Тұрақты М.М. бар

Ерітінділері тұтқыр, тіпті қатты сұйылтқанда, ісіну болады.

4. Ерітінділері шынайы, концентрленген, тұтқыр емес.

Еріткішті алып тастағанда пленкаға немесе талшыққа айналады.

5. Еріткішті алып тастағанда кристалданады.

2 агрегаттық күйі бар: Сұйық және қатты зат

6. 3 агрегаттық күйі бар: бу, сұйық, қатты зат.

ЖМҚ – ның басты айырмашылықтарының бірі, олардың полидисперстілігі, яғни полимерді құрайтын мономерлік бірліктердің саны бірдей емес. Бір фракцияда полимерлік тізбек 80, 180, 200 және т.б. звенолардан тұруы мүмкін.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: ЖМҚ химиясының негізгі міндеттері мен мақсаттары, ЖМҚ химиясының мәні, ЖМҚ маңыздылығы, ЖМҚ химиясы дамуының негізгі деңгейлері, ЖМҚ дамуының негізгі теориялары, ЖМҚ химиясының негізгі ұғымдары және анықтамалары

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:


  1. Жоғары молекулалық қосылыстарды қолдану аймақтарың атаныз

  2. Г. Штаудингердің макромолекулалық теориясының негізгі ережелері?

  3. Жоғары молекулалық қосылыстардың дамуы үшін қандай теориялар маңызды болады?

Ұсынылған әдебиеттер:

1. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения: Учебник для вузов. М.: Академия, 2010, 368 с. С.4-18

2. Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы. Авторлар ұжымы.Алматы: Санат. – 1995. 4-11 б

3. Стрепихеев А.А., Деревицкая В.А. Основы химии высокомолекулярных соединений: Уч. пособие. М.: Химия, 1976. С.11-19

4. Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения: Учебник для вузов. М.: Высш.школа, 1992. С.5-12

5. Шур А.М. Высокомолекулярные соединения: Уч. Пособие. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1981. С.5-41


Дәріс 2 - Полимерлердің молекулалық массалары

Дәріс жоспары:

1. Полимерлердің молекулалық массаларын анықтау

2. Полимерлердің молекулалық-массалық таралуы.



3. Полимерлерді фракциялау

1. Кез келген полимер молекулалық массасының шамасына біртекті емес немесе полимолекулалы. Полимердің М.М. анықтау үшін M = mP теңдеуі қолданылады, мұндағы m – элементарлы звеноның молекулалық массасы, Р – полимерлену дәрежесі немесе полидисперстілік – тізбектегі звено саны полимерлену дәрежесі деп аталады. Полимерлер әртүрлі молекулалық массадағы макромолекула қоспасынан тұратындықтан, оларды М.М.- ның орташа мәндерімен сипаттайды. Ортасаңдық, орташамассалық, орташаседиментациялық және басқа да М.М. анықтау әдістері бар.

Mnорташасаңдық молекулалық масса полимердің жалпы массасының макромолекуланың жалпы санына қатынасымен анықталады: , немесе , мұндағы ni – саң мәні, Fni – Mi молекулалық массалы макромолекуланың сандық үлесі. Тәжірибеде Мn осмометрия, криоскопия, эбулиоскопия әдісімен анықтайды және макромолекуланың соңғы топтарды анықтау әдісімен анықтайды.

Орташамассалық М.М.  немесе  – қоспадағы әрбір фракцияның массалық үлесін есептейді: , немесе , мұндағы qi=niMi – масса, ал Fωi – Mi молекулалық массалы макромолекулалардың массалық үлесі. Тәжірибеде  – жарықшашырау әдісімен анықтайды.

2. ММТ қисығы бойынша полимердің алыну механизмін анықтайды. ММТ негізгі сипаттамасы шыңның орналасуы және қисықтың ені болып табылады. ММТ құрастырғанда ордината осінде фракция үлесін, ал абсцисса осінде полимердің ММ енгізеді. ММТ негізгі сипаты қисықтың шыңңың биіктігі және қисықтың ені болады. Қисық ені жалпақ болған сайын, соғұрлым полимер полимолекулярлы.



1 сурет. Молекулалық массалық таралудың интегральды және дифференциальды қисықтары

3. Полимергомологтар қоспасын молекулалық массасына қарай іріктеп, бөлуді фракциялау дейді. Фракциялауды препаративтік және аналитикалық әдістермен жүргізеді. Препаративтік әдісте полимерді алдымен молекулалық массасының өзгеруіне қарай әртүрлі фракцияларға бөліп алып, қажетті қасиеттерін қарастырады. Аналитикалық әдісте молекулалық массалық таралу полимерлерді жеке фракцияларға бөліп жатпай, оның белгілі бір қасиеттерінің молекулалық массасына тәуелділігіне сүйене отырып алынады. Препаративтік әдістің үш тәсілін ажыратады: еріту, тұндыру және температураны өзгерту арқылы фракциялау. Фракциялап еріту әдісінде полимерді еріту қасиеті біртіндеп өсіп тұратын сұйықтармен өндейді. Бөлшектеп не жүйелеп тұндыру әдісінде полимерді алдымен қолайлы еріткішке ерітеді, содан кейін белгілі бір әдіспен тұндырады.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: полимердің молекулалық массасы, орташамассалық молекулалық масса, орташа саңдық молекулалық масса, молекулалық-массалық таралу, полимерлердің молекулалық массасын анықтау әдістері.

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:


  1. Полимер құрылымы қандай параметрлермен сипатталады?

  2. Полимерлердің полидисперстілігінің және полифункциональдықтың себебі неде?

  3. Полимерлердің молекулалық массалары және молекулалық массалық таралуы немен сипатталады?

Ұсынылған әдебиеттер:

  1. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения: Учебник для вузов. М.: Академия, 2003, 368 с.

  2. Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы. Авторлар ұжымы.Алматы: Санат. – 1995. 211-240 б

  3. Стрепихеев А.А., Деревицкая В.А. Основы химии высокомолекулярных соединений: Уч. пособие. М.: Химия, 1976. 436 с.

  4. Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения: Учебник для вузов. М.: Высш.школа, 1992. 512 с.

  5. Шур А.М. Высокомолекулярные соединения: Уч. Пособие. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1981. 656 с.

  6. Тагер А.А. Физико-химия полимеров: М.: Химия, 1978. 544с.


Дәріс 3 - Полимерлердің номенклатурасы мен классификациясы

Дәріс жоспары:

1. Полимерлердің жіктелуі

2. Полимерлердің номенклатурасы

Полимердің бірнеше классификациясы бар. Олар бір бірін толтырады. Шығу тегіне байланысты полимерлер табиғи, синтетикалық және жасанды болып бөлінеді. Табиғи полимерлер табиғатта дайын түрде кездеседі. Табиғи полимерлерге полисахаридтер, белоктар, нуклеин қышқылдары, каучук, пектиндер, аминқышқылдар жатады. Жасанды полимерлерді химиялық өндеу арқылы алады. Оларға целлюлозаның ксантогенаті, нитраті, ацетаті жатады. Синтетикалық полимерлерді, төмен молекулалық заттарды мономерлерді синтездеу арқылы алады.

Бірдей мономерлерден құралған полимерлер – гомополимерлер деп, ал тізбегінде бірнеше типті мономерлік буындар бар полимерлік қосылыстар сополимерлер деп аталады. Сополимерлер буындардың орналасуына байланысты бөлінеді: а) статистикалық – мономер буындары тізбекте кездейсоқ орналасқан; б) кезектесетін – тізбекте буындар кезектесіп орналасқан; в) блок (блок-сополимерлер) – сызықты макромолекулалары құрылысы және құрамы бойынша әртүрлі кезектесіп орналасқан блоктардан тұрады.

Полимерлердің химиялық құрамы бойынша классификациясы

А. Органикалық полимерлер.



1. Гомотізбекті полимерлер.
Қаныққан көмірсутектер

1

Полиэтилен (полиметилен) – (ПЭх)

(- CH2 – CH2-)n

Қаныққан көмірсутектердің галогентуындылары.

2

Поливинилхлорид - ПВХ

(-CH2-CHCl-)n

Спирттер және олардың эфирлері

3

Поливинил спирті - ПВС

(-CH2-CH(OH-)n

Ацетальдар

4

Поливинилформаль

(-CH2-CH-CH2-CH-)n

      О - CH2-O



Альдегидтер

5

Полиакролеин


(-CH2-CH-)n

           CHO



Аминдер

6

Поливиниламин

  (-CH2-CH(NH2)-)n


Дәріс 6, 7 - макромолекулалардың ерітінділердегі тәртібі
Дәріс 23 - макромолекулалардың полимерлену дәрежесін жоғарлататын химиялық реакциялар
Дәріс 24, 25 - макромолекулалардың полимерлену дәрежесін төмендететін химиялық реакциялар
Микромодуль 6 – синтетикалық полимерлер
Дәріс 28, 29 - карбогетеротізбекті полимерлердің өкілдері
Дәріс 30 - элементогетеротізбекті полимерлер
Зертханалық сабақ 3 –

Каталог: ebook -> umkd
umkd -> Мамандығына арналған Сұлтанмахмұттану ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені
umkd -> Қазақстан Республикасының
umkd -> Қазақстан Республикасының
umkd -> Студенттерге арналған оқу әдістемелік кешені
umkd -> ПӘннің ОҚУ Әдістемелік кешені 5В011700 «Қазақ тілі мен әдебиеті» мамандығына арналған «Ұлы отан соғысы және соғыстан кейінгі жылдардағы қазақ әдебиетінің тарихы (1941-1960)» пәнінен ОҚытушыға арналған пән бағдарламасы
umkd -> «Балалар әдебиеті» пәніне арналған оқу-әдістемелік материалдар 2013 жылғы №3 басылым 5 в 050117 «Қазақ тілі мен әдебиеті»
umkd -> ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешенінің
umkd -> 5 в 011700- Қазақ тілі мен әдебиеті
umkd -> 5 в 011700- Қазақ тілі мен әдебиеті
umkd -> «Филология: қазақ тілі» мамандығына арналған


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23


©engime.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

енгізу | тіркеу
    Басты бет


материалдарды жүктеу