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

«Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы»

мамандығы үшін

Семей

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.
    

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:

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?
   

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 жоспары:

1. Полимерлердің молекулалық массаларын анықтау

2. Полимерлердің молекулалық-массалық таралуы.



1 сурет. Молекулалық массалық таралудың интегральды және дифференциальды қисықтары

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?
   

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 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.

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