Материал: 3795

21

3.Образец набухает, но не растворяется. Вывод: полимер имеет пространственное строение с редкой сшивкой линейных участков.

4.Образец не растворяется и не набухает. Вывод: полимер имеет пространственное строение.

Результаты опыта по растворимости полимеров записывают в виде таблицы 3.

Таблица 3

Зависимость растворимости от вида растворителя

22

Лабораторная работа № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ НАБУХАНИЯ ПОЛИМЕРОВ

Цель работы:

1.Ознакомиться с теорией набухания полимеров.

2.Определить степень набухания полимера, используя объемный метод.

Теоретическая часть

Растворы полимеров отличаются повышенной вязкостью и проявляют ряд термодинамических аномалий. Кроме того, полимеры способны значительно набухать в жидкостях и образуют ряд систем, промежуточных между твердым телом и жидкостью.

Растворение высокомолекулярных соединений принято рассматривать как процесс смешения двух жидкостей. Основная особенность растворов полимеров – их неидеальное поведение даже при незначительных разбавлениях.

Растворение полимеров с линейными и гибкими молекулами сопровождается набуханием – процессом, в котором происходит не только диффузия молекул растворяемого вещества в растворитель, (как у НМС), но главным образом диффузия молекул растворителя в высокомолекулярное соединение. Это связано с тем, что макромолекулы в обычных аморфных полимерах упакованы сравнительно неплотно и в результате теплового движения гибких цепей между ними образуются весьма малые пространства, в которые могут проникать молекулы растворителя, обладающие малыми размерами и большой подвижностью.

Набухание не всегда заканчивается растворением. Очень часто после достижения некоторой степени набухания процесс прекращается. Одна из причин такого явления – ограниченное смешение полимера и растворителя, другая – в том, что между молекулами полимера существуют поперечные химические связи. Чем больше последних, тем меньше степень набухания.

Экспериментальная часть

Определение набухания проводится в приборе (рис. 6), состоящем из двух стеклянных шариков, соединенных градуированной трубкой (объемом

2 мл).

Через отверстие верхнего шарика заливается растворитель до верхней метки трубки (V1).

23

Взвешенный с точностью до 0,01 г на воздухе образец полимера (а) накалывают на проволоку и подвешивают к пробке, которой закрывают верхний шарик. Прибор переворачивают так, чтобы растворитель покрыл полимер, выдерживают 1 час и возвращают в исходное положение.

Рис. 6. Прибор для определения степени набухания полимеров

По шкале отмечают объем растворителя после поглощения (V2). Находят V = V1 – V2, т. е. количество поглощенного растворителя. Из полученных данных рассчитывают степень набухания, %:

где ρp – плотность растворителя; а – навеска полимера, г.

При выполнении лабораторной работы студентам следует ответить на следующие вопросы:

1.Приведите примеры растворителей для различных полимеров.

2.От чего зависит растворимость полимеров?

3.Какое применение находят растворы полимеров?

4.Каковы стадии растворения?

5.Как зависит растворимость полимеров от их структуры?

6.Чем отличается истинный раствор от коллоидной системы?

24

Тема: ХИМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ

Лабораторная работа № 6

КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА НЕКОТОРЫЕ ПРИРОДНЫЕ ПОЛИМЕРЫ

Цель работы: ознакомиться с качественными реакциями на некоторые наиболее важные природные полимеры.

Теоретическая часть

К важнейшим органическим природным полимерам относятся белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. Они лежат в основе жизненных процессов как животных, так и растительных организмов. Белки составляют основную массу тканей животных организмов, тогда как растения (древесина, хлопок, лен, злаки и т.д.) состоят, главным образом, из полисахаридов - целлюлозы, гемицеллюлоз и других.

Белки – это природные полимеры, макромолекулы которых состоят из одной или нескольких полипептидных цепей. Эти цепи построены примерно из 20 типов различных аминокислот и имеют следующую структурную формулу

… – NH – CH – CO – NH – CH – CO – NH – CH – CO – ...

где R, R′, R′′ и т.д. обозначают боковые группы аминокислотных остатков, входящих в состав макромолекулы.

Нуклеиновые кислоты, как и белки, встречаются во всех видах живой материи. Нуклеиновые кислоты представляют собой линейные полимеры – полинуклеотиды, а нуклеотиды – это соединения фосфатов пентозных сахаров и пуриновых или пиримидиновых оснований. В качестве сахаров могут быть D-рибоза или D-дезоксирибоза, в зависимости от чего нуклеиновые кислоты подразделяются на рибонуклеиновые (РНК) и дезоксирибонуклеиновые (ДНК) кислоты. В макромолекулах РНК содержатся основания: аденин, гуанин, урацил и цитозин, а в ДНК – аденин, гуанин, цитозин и тимин.

25

Важнейшие природные полисахариды – целлюлоза и крахмал. Их макромолекулы построены из остатков глюкозы, связанных в целлюлозе β-гликозидными связями, а в крахмале α-гликозидными связями.

Крахмал – главная составная часть картофеля и зерен злаков, основной источник углеводов. В природных продуктах крахмал состоит из двух компонентов: амилозы – линейного полимера с молекулярной массой от 10 до 400 тысяч и амилопектина – разветвленного полимера с более высокой молекулярной массой. Строение основных компонентов крахмала можно представить в следующем виде:

амилоза крахмала

амилопектин крахмала

Целлюлоза – полисахарид регулярного строения, макромолекулы которого состоят из звеньев β-D-глюкопиранозы, соединенных в положении 1-4: