Синтетична хімія, її досягнення

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Разное


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Синтетична хімія, її досягнення



Реферат
на тему:
Синтетична хімія,
її досягнення

Наше століття часто називають століттям синтетичної хімії. Дуже багато нових речовин одержала хімія за допомогою синтезу.
Навчилася вона одержувати і синтетичні волокна, тобто такі, основу яких складають не природні високомолекулярні речовини, а синтетичні полімери. Одними з перших синтетичних волокон стали відомі нейлон, анид і капрон.
Речовини, що утворять ці волокна, по своїй будівлі до деякої міри подібні з білковими речовинами шовку. Молекули усіх волоком мають лінійна будівля і складаються з повторюваних ланок. Такими ланками в молекулах целюлози будуть залишки молекул глюкози. У молекулах білка натурального шовку, вовни ланками є залишки амінокислот:

H O
O
H2N-CH-C, -N-CH- C-
OH
R R
Будівля молекули білкової речовини шовки може бути виражено схемою:

H O H O H O

… -N-CH-C-N-CH- C-N-CH- C-…

R R R

Групи атомів -CO-NH-, що з"єднують залишки амінокислот у таких молекулах, називаються амидными групами, а зв"язку між атомами вуглецю й азоту в них — амидными зв"язками.
У молекулах, що утворять нейлон і капрон, також маються амидные зв"язку між повторюваними групами атомів, але ці повторювані групи атомів — ланки — відрізняються від тих, котрі утворять молекулу природного білка.
Нейлон готують з досить простих органічних речовин — адиптиновой кислоти HOOC — (CH2)4 — COOH і гексаметилендиамина H2N — (CH2)6 — NH2, що у свою чергу, одержують з фенолу. При нагріванні спільно адиптиновой кислоти і гексаметилендиамина утвориться грузла смола. Молекули вихідних речовин, взаємодіючи один з одним, утворять нитковидні молекули нової речовини. Ця реакція відбувається через те, що від кінця однієї молекули відривається гідроксильна група. А від кінця іншої молекули — з аминогруппы — атом водню. Група OH і атом водню утворять молекулу води H2O, а залишки молекул органічних речовин за рахунок валентностей, що звільнилися, з"єднуються один з одним у довгі ланцюги. Спрощено цей процес можна зобразити наступною схемою:

HO OH H H
C-(CH2)4-C + N-(CH2)6-N +
O O H H

HO OH
C-(CH2)4-C + …
O O

HO
C-(CH2)4-C-N-(CH2)6-N-C-(CH2)4-C- … + nH2O ,
O
O H H O O

Так з"єднується в ланцюг приблизно по сотні залишків молекул гексаметилендиамина й адиптиновой кислоти.
Нагріту грузлу смолу продавлюють через тонкі отвори фильеры. Охолоджувана повітрям струмінь затвердевает, утворити волокно. Швидкість утворення волокон тут дуже велика — 1000 м /хв. Далі волокна нейлону піддаються розтягуванню на барабанах, що обертаються з різною швидкістю, при цьому вони подовжуються в кілька разів. Молекули, що утворять їх, раніше як би зморщені, випрямляються і розташовуються по осі волокна. Від цього міцність волокна сильно зростає.
Довгі ланцюжки молекул іншого синтетичного волокна — капрону, що є винаходом радянських учених, — побудовані з повторюваних ланок — залишків амінокапронової кислоти NH2-(CH2)5-COOH.
За рахунок аминогрупп і карбоксильных груп різних молекул тут також встановлюється амидная зв"язок між ланками, що видно з наступної схеми будівлі молекули капрону:

O H O H O

H2N-(CH2)5-C — N-(CH2)5-C — N-(CH2)5-C-…

Технічний спосіб одержання волокон капрону подібний зі способом одержання нейлону. З капрону можна одержувати настільки тонкі волокна, що нитка довжиною 9 км буде важити усього лише 6 р.
Волокна нейлону (анида) і капрону мають міцність, значно переважаюча міцність природних і штучних волокон. Виробу з них мають багато й інших чудових властивостей. Вони не гниють, не поїдаються міллю. Після прання вони швидко сохнуть і легко приймають колишній вид. Ці вироби не гигроскопичны і не знижують своєї міцності від вологи, як це спостерігається в інших штучних волокон, навіть у натурального шовку.

Дослідження вчених привели до створення ряду нових волокон. У нашій країні, крім анида і капрону, виробляються такі синтетичні волокна, як хлорин, нітрон, лавсан, энант.
До хлорину вчені підійшли в пошуках волокна високої хімічної стійкості (розглянуті вище поліамідні волокна хитливі стосовно кислот). Серед хімічно стійких полімерів був відомий полівінілхлорид (поліхлорвініл):

-CH2-CH-

Cl n

Однак одержати волокно з нього виявилося справою складним. Адже щоб досягти розташування молекул у визначеному напрямку, а без цього немає волокна, необхідно полімер розплавити, тобто дати можливість молекулам його вільно переміщатися, щоб потім у процесі формування перешикувати їхнє розташування і закріпити в потрібному порядку. Тим часом полівінілхлорид не можна розплавляти, тому що при нагріванні він розкладається, важко знайти і придатний розчинник. Подібно тому як при одержанні штучних волокон розчинність целюлози досягається за рахунок її хімічної обробки. Удалося зробити розчинним і полівінілхлорид у результаті його додаткового хлорування. Цю реакцію, дуже напоминающую нам хлорування граничних вуглеводнів, можна виразити такою схемою:

-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-…+ nCl2 -CH2-CH-CH-CH-CH2-CH-…+nHCl

Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl

Високомолекулярний продукт хлорування утвориться у виді смоли, називаної також хлорином.
Хлорин розчиняють в ацетоні, розчин пропускають через фильеру у ванну з водою. Ацетон при цьому розчиняється, і хлорин виділяється у виді тонких волокон.
Хлоринове волокно негорюче, на нього не діють ни кислоти, ні лугу, якийсь час не діє навіть «царська горілка» — суміш азотної і соляної кислот, що робить звичайно особливо сильну окисну дію.
З хлоринового волокна готують фільтрувальні тканини і прокладочный матеріал для хімічних апаратів, спецодяг для робітників хімічної промисловості, килими, лікувальна білизна і т.д.
У списках хімічно стійких волокон учені звернулися і до полімеру тефлону (-CF2-CF2-)n вищому еталону хімічної інертності речовини, що перевершує в цьому відношенні такі шляхетні метали, як чи золото платина. Тут труднощі здавалися довгий час нездоланними: тефлон не вдавався розчинити в жодному з відомих розчинників, не можна його і чи розплавити навіть перевести в розм"якшений стан без розкладання. Однак використання деяких прийомів формування дозволило останнім часом з тефлону одержати волокна.
Нітрон і лавсан не можуть суперничати по хімічній стійкості з чи хлорином тефлоном, але в них є інші коштовні властивості, що відкривають перед цими волокнами перспективу широкого застосування.
Вихідною речовиною для одержання волокна служить нітрил акрилової кислоти — акрилонитрил CH2-CH.

CN
Завдяки наявності подвійного зв"язку між атомами вуглецю ця речовина легка полимеризуется, утворити високомолекулярну смолу полиакрилонитрил
(-CH2-CH-)n.

CN
Полімер розчиняють у відповідному розчиннику і формують волокно по мокрому способі, подібно віскозному волокну.
Волокно нітрон по зовнішньому вигляді схоже на вовну, воно дуже добре розчиняє теплоту, досить міцно і перевершує інші волокна по світлостійкості. З цього волокна готують тканини для костюмів і пальто, штучне хутро, трикотажні вироби.
Волокно лавсан по хімічній природі є поліефіром. Вихідні речовини для його одержання — двухосновная терефталевая кислота

HOOC- -COOH і двохатомний спирт этиленгликоль HO-CH2-CH2-OH.

При відомих умовах ці речовини вступають між собою в реакцію етерифікації так, що в кожного з них взаємодіють при цьому обидві функціональні групи. У результаті утвориться високомолекулярна смола лавсан. Трохи спрощуючи, процес цей можна зобразити так:
O O O O

C- -C + CH2-CH2 + C- -C + …

OH OH HO OH HO OH

O O O O

C- -C C- -C + nH2O

OH O-CH2-CH2-O …

Подібні реакції утворення полімерів, що йдуть з виділення низькомолекулярного продукту, носять загальна назва реакцій поліконденсації, на відміну від реакцій полімеризації, що йдуть без виділення побічного продукту і сполуки, що є по істоті реакціями, (див. утворення нітрону).
Одержувані зі смоли лавсан волокна характеризуються великою міцністю, значною стійкістю до високих температур, світлу й іншим реагентам. Тканини з лавсану не мнуться і не втрачають згодом додану їм форму.
У нашій країні до Жовтневої революції існувала лише одна фабрика штучного шовку, що працювала по віскозному способі, та й та припинила свою роботу під час першої світової війни. При Радянській владі промисловість штучних, а потім і синтетичних волокон одержала широкий розвиток.


Книга для читання по органічній хімії. Посібник для учнів. М., «Освіта», 1975.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой