Решебник по химии 10 класс Габриелян §22

Полимеры можно классифицировать по разным признакам, но одним из основных и наиболее очевидных является происхождение. В зависимости от этого признака полимеры делятся на природные, искусственные и синтетические.

Природные полимеры — это вещества, которые образуются в живых организмах. К ним относятся белки, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), полисахариды (крахмал, целлюлоза, гликоген и др.). Эти соединения играют важную роль в строении и функционировании живых организмов: белки — это ферменты, гормоны, компоненты тканей; нуклеиновые кислоты хранят и передают наследственную информацию; полисахариды являются источниками энергии и строительными материалами для клеток.

Искусственные полимеры получают путём химической обработки природных веществ. Например, целлофан — это искусственный полимер, получаемый из целлюлозы. Он сохраняет природное происхождение исходного вещества, но приобретает новые физико-химические свойства.

Синтетические полимеры создаются в лабораториях и на заводах полностью из простых веществ, чаще всего — из продуктов нефтехимии. Примером является полиэтилен, который получают путём полимеризации мономера этилена. Синтетические полимеры широко используются в производстве пластика, тканей, упаковки и многих других материалов.

Таким образом, в основу классификации полимеров можно положить происхождение вещества: природные, искусственные и синтетические полимеры. Этот подход позволяет упорядочить различные полимерные материалы по их источникам и способам получения.

Полимеры — это высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев — мономеров, соединённых между собой химическими связями. Вещества, образованные такими молекулами, обладают особыми свойствами: пластичностью, упругостью, прочностью. Полимеры играют важную роль в природе и в промышленности. По происхождению полимеры классифицируют на три группы: природные (например, крахмал, целлюлоза, шерсть), искусственные (например, ацетатное волокно, вискоза), и синтетические (например, полиэтилен, капрон). Природные полимеры встречаются в живой природе, искусственные получают путём химической модификации природных, а синтетические создаются из мономеров в результате химического синтеза.

Искусственные полимеры — это вещества, которые получают путём химической модификации природных полимеров. То есть в их основе лежат природные молекулы, но структура этих молекул была изменена в результате химических реакций. Например, нитрация целлюлозы (взаимодействие с концентрированной азотной кислотой) даёт нитроцеллюлозу, а обработка уксусной кислотой — ацетат целлюлозы. Такие изменения придают материалам новые свойства: термопластичность, устойчивость к воздействию влаги и микроорганизмов. В отличие от природных полимеров, искусственные дольше сохраняются, прочнее и обладают новыми технологическими качествами.

Полимер — это химическое вещество, состоящее из длинных молекул, образованных мономерами. Пластмасса — это материал, в состав которого входят полимеры и разнообразные добавки: пластификаторы, красители, наполнители и т. д. Эти добавки придают изделиям из пластмассы нужные свойства — прочность, гибкость, прозрачность, стойкость к свету и теплу. Таким образом, полимер — это основа пластмассы, но не все полимеры являются пластмассами. Пластмассы являются композиционными материалами, потому что состоят из нескольких компонентов, объединённых в единый материал с особыми свойствами.

Волокна — это полимеры с линейной структурой, обладающие способностью вытягиваться в прочные и гибкие нити. Искусственные волокна получают из природных полимеров путём их химической модификации и формования в нити. Примеры искусственных волокон: вискоза, ацетатный шёлк.

Вискозу получают из целлюлозы, которую растворяют в щелочи, обрабатывают сероуглеродом и затем снова растворяют в щелочи. Полученный раствор пропускают через фильеры в кислотную ванну, где и образуются волокна.

Ацетатный шёлк получают обработкой целлюлозы уксусной кислотой, получая триацетат целлюлозы, который также формуют в волокна.

Свойства искусственных волокон: они лёгкие, блестящие, мягкие, хорошо окрашиваются, гигиеничны, недорогие, но менее прочны, чем синтетические волокна. Применяются в текстильной промышленности для изготовления тканей, трикотажа, белья, подкладочных материалов и т. д.

Предупреждение о соблюдении мер пожарной безопасности при работе с нитроцеллюлозным клеем связано с тем, что нитроцеллюлоза — это взрывоопасное и легко воспламеняющееся вещество. Она содержит в своей структуре остатки азотной кислоты (—ONO₂), которые придают веществу высокую чувствительность к нагреванию и механическому воздействию. При контакте с огнём или сильном нагреве нитроцеллюлоза может воспламениться или даже взорваться, выделяя большое количество газов. Поэтому при работе с такими клеями необходимо исключить источники открытого огня, искр, не использовать рядом электроприборы без заземления и соблюдать меры предосторожности, включая работу в хорошо проветриваемом помещении.

Природные волокна — это волокна, получаемые из природных материалов без химической переработки. Они делятся на две большие группы: растительные и животные.

Растительные волокна — это волокна, получаемые из растений. Примеры: хлопок (из коробочек хлопчатника), лён (из стеблей льна), джут (из стеблей джута), кокосовое волокно. Эти волокна состоят преимущественно из целлюлозы и используются для изготовления тканей (хлопчатобумажные, льняные), верёвок, упаковочных материалов, мешковины, канатов. Они экологичны, гигроскопичны, хорошо впитывают влагу, но легко мнутся и горят.

Животные волокна — это волокна, получаемые из шерсти и секрета насекомых. Примеры: шерсть овец, коз (кашемир), верблюдов, а также шёлк, который вырабатывают гусеницы тутового шелкопряда. Эти волокна состоят в основном из белка — кератина (шерсть) или фиброина (шёлк). Их используют для производства тёплой одежды, костюмных и пальтовых тканей, элитных шёлковых изделий. Шерстяные волокна хорошо сохраняют тепло, эластичны и прочны, а шёлк — очень лёгкий, прочный и блестящий.

Асбест — это природное минеральное волокно, представляющее собой группу силикатных минералов с волокнистой структурой. Он относится к неорганическим веществам и обладает уникальными физико-химическими свойствами, благодаря которым нашёл широкое применение в промышленности, строительстве и даже быту. В течение долгого времени асбест считался почти чудо-материалом, но в последние десятилетия его использование вызывает множество споров из-за потенциального вреда для здоровья человека.

К числу плюсов асбеста относится его высокая огнестойкость — он не горит и способен выдерживать очень высокие температуры без разрушения, благодаря чему использовался в противопожарной защите, теплоизоляции и производстве тормозных накладок. Асбест прочен, стойкий к химическим воздействиям, не подвержен коррозии и гниению, хорошо впитывает звуки и вибрации, а его низкая теплопроводность делает его отличным теплоизолятором. Асбест легко соединяется с другими материалами, например с цементом, образуя прочные и долговечные конструкции — так называемый асбестоцемент, из которого изготавливаются шифер, трубы, фасадные плиты и прочие строительные элементы. Также он применялся в производстве прокладок, фильтров, упаковки, теплоизоляционных покрытий, защитной одежды для работников горячих цехов.

Однако у этого материала есть существенные минусы, которые в последние годы перевешивают его положительные качества. Основной недостаток асбеста связан с его вредным воздействием на здоровье человека. При механическом разрушении или старении изделий из асбеста его волокна попадают в воздух и, будучи вдыханы, оседают в лёгких. Мелкие частицы не выводятся из организма и могут вызывать серьёзные заболевания: асбестоз (поражение лёгких), рак лёгких и особенно мезотелиому — редкую, но крайне агрессивную форму онкологии. Из-за этого Всемирная организация здравоохранения признала асбест канцерогеном, опасным для человека. Во многих странах его добыча, переработка и применение строго запрещены или значительно ограничены.

Существуют разные виды асбеста, наиболее распространён — хризотил (белый асбест), а также амозит, крокидолит и другие. Хризотил считается менее опасным, однако при длительном воздействии он также представляет угрозу.

В настоящее время ведётся активный поиск альтернатив асбесту, таких как минеральные ваты, стекловолокно, базальтовое волокно и другие синтетические материалы, не уступающие по свойствам, но более безопасные для человека.

Таким образом, асбест — это уникальное по своим свойствам минеральное волокно, которое сыграло важную роль в развитии технологий XX века. Однако его потенциальный вред для здоровья сделал необходимым пересмотр его использования и поиск более безопасных заменителей.