Свойство пленкообразователей-молекулярная масса

Основные положения Молекулярно-кинетической теории

  • Вещество (материя) состоит из частиц — атомов и молекул.
  • Все частицы беспорядочно передвигаются в пространстве.
  • Атомы и молекулы, составляющие вещество, взаимодействуют друг с другом путем абсолютно упругих столкновений. Силы, с которыми они взаимодействуют имеют электрическую природу. Гравитационное притяжение между частицами пренебрежимо мало.

Доказательством теории служат многочисленные опыты с начала XX столетия Отто Штерна (1888 – 1969), Жана Перрена (1870 – 1942), изучавшего броуновское движение («хаотичное движение наблюдаемых под микроскопом твердых частиц в жидкости», открыто Робертом Броуном в 1827 году), а также современные эксперименты, производимые на высокотехнологичном оборудовании (рентгеновская дифрактометрия, электронная микроскопия).

Молекулярная масса

Атомы и молекулы – мельчайшие частицы любых химических вещества. Если постараться выразить их массу в граммах, то получится число, в котором перед запятой будет находиться около 20 нулей. Поэтому измерять массу в таких единицах, как граммы, неудобно. Чтобы выйти из этой ситуации, следует какую-нибудь очень малую массу принять за единицу, а все остальные массы выражать по отношению к ней. В качестве этой единицы используют 1/12 массы атома углерода.

Относительна молекулярная масса – это масса молекулы вещества, которую измеряют в атомных единицах массы. Молекулярная масса равна отношению массы молекулы того или иного вещества к 1/12 части массы атома углерода. Она показывает, во сколько раз масса молекулы определенного вещества больше 1/12 массы атома углерода.

Рис. 1. Таблица молекулярных масс органических веществ.

Атомная единица массы (а. е. м.) равна 1,66*10 в -24 степени и представляет собой 1/12 часть массы атома углерода, то есть атома изотопа элемента углерода массовое число которого равно 12. Химический элемент в природе может иметь несколько устойчивых изотопов, поэтому, когда говорят об относительной атомной массе элемента или, как часто говорят, об атомной массе элемента A, то обязательно учитывают атомную массу всех устойчивых нуклидов.

Молекулярную массу часто путают с молярной массой, единицей измерения которой является г/моль. И действительно численно эти две величины абсолютно идентичны, однако размерность у них абсолютно разная.

Относительную молекулярную массу можно найти, сложив между собой атомные массы

Чтобы вычислить молекулярную массу простых и сложных веществ, необходимо найти сумму относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы. Например, относительная молекулярная масса воды Mr (H2O), которая состоит, как известно, из двух атомов водорода и одного атома кислорода, равна 1*2+16=18.

Рис. 2. Формула относительная молекулярная масса.

Материалы на основе полимеров

Пластмассы

Пластмассы — материалы на основе полимеров, которые способны под действием нагревания и давления формоваться и сохранять заданную форму после охлаждения.

Помимо высокомолекулярного вещества в состав пластмасс входят также и другие вещества, однако основным компонентом все же является полимер. Благодаря своим свойствам он связывает все компоненты в единую целую массу, в связи с чем его называют связующим.

Пластмассы в зависимости от их отношения к нагреванию делят на термопластичные полимеры (термопласты) и реактопласты.

Термопласты — вид пластмасс, способных многократно плавиться при нагревании и застывать при охлаждении, благодаря чему возможно многоразовое изменение их изначальной формы.

Реактопласты — пластмассы, молекулы которых при нагревании «сшиваются» в единую трехмерную сетчатую структуру, после чего изменить их форму уже нельзя.

Так, например, термопластами являются пластмассы на основе полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида (ПВХ) и т.д.

Реактопластами, в частности, являются пластмассы на основе фенолформальдегидных смол.

Каучуки

Каучуки — высокоэлластичные полимеры, углеродный скелет которых можно представить следующим образом:

Как мы видим, в молекулах каучуков имеются двойные C=C связи, т.е. каучуки являются непредельными соединениями.

Каучуки получают полимеризацией сопряженных диенов, т.е. соединений, у которых две двойные C=C связи, разделены друг от друга одной одинарной С-С связью.

Так например, особо зарекомендовавшими себя мономерами для получения каучуков являются:

1) бутадиен:

2) изопрен:

3) хлоропрен:

В общем виде (с демонстрацией только углеродного скелета) полимеризация таких соединений с образованием каучуков может быть выражена схемой:

Таким образом, исходя из представленной схемы, уравнение полимеризации изопрена будет выглядеть следующим образом:

Весьма интересным является тот факт, что впервые с каучуком познакомились не самые продвинутые в плане прогресса страны, а племена индейцев, у которых  промышленность и научно-технический прогресс отсутствовали как таковые. Естественно, индейцы не получали каучук искусственным путем, а пользовались тем, что давала им природа: в местности, где они проживали (Южная Америка), произрастало дерево гевея, сок которого содержит до 40-50% изопренового каучука. По этой причине изопреновый каучук называют также натуральным, однако он может быть получен и синтетическим путем.

Все остальные виды каучука (хлоропреновый, бутадиеновый) в природе не встречаются, поэтому всех их можно охарактеризовать как синтетические.

Однако каучук, не смотря на свои преимущества, имеет и ряд недостатков. Так, например, из-за того что каучук состоит из длинных, химически не связанных между собой молекул, его свойства делают его пригодным для использования только в узком интервале температур. На жаре каучук становится липким, даже немного текучим и неприятно пахнет, а при низких температурах подвержен затвердеванию и растрескиванию.

Технические характеристики каучука могут быть существенно улучшены его вулканизацией. Вулканизацией каучука называют процесс его нагревания с серой, в результате которого отдельные, изначально не связанные друг с другом, молекулы каучука «сшиваются» друг с другом цепочками из атомов серы (полисульфидными «мостиками»). Схему превращения каучуков в резину на примере синтетического бутадиенового каучука можно продемонстрировать следующим образом:

Волокна

Волокнами называют материалы на основе полимеров линейного строения, пригодные для изготовления нитей, жгутов, текстильных материалов.

Классификация волокон по их происхождению

Искусственные волокна (вискозу, ацетатное волокно) получают химической обработкой уже существующих природных волокон (хлопка и льна).

Синтетические волокна получаются преимущественно реакциями поликонденсации (лавсан, капрон, нейлон).

Химия7 класс

§ 10. Относительные атомная и молекулярная массы

Давайте внимательно посмотрим на таблицу Д. И. Менделеева и выберем один из элементов. Например, обитатель шестой клеточки — углерод. Что изображено в этой клетке? Знак химического элемента и его название. В верхнем левом углу — порядковый (атомный) номер элемента, под символом элемента — его название. А что означает записанное под названием число 12,011?

Это число называется относительной атомной массой элемента, в нашем случае — углерода.

Как вы помните, одно из важнейших свойств атомов химических элементов — их масса.

Размерность массы вам хорошо известна: ее выражают в граммах, килограммах, миллиграммах. Существуют, конечно, и другие единицы массы: тонны, например, или центнеры. Однако в химии удобнее оперировать не точной массой атомов или молекул, а сравнением ее с чем-либо. Так как массы атомов и молекул чрезвычайно малы, их сравнивают с массой атома самого легкого элемента — водорода. Такое сравнение позволяет утверждать, что масса атома углерода в 12 раз больше массы атома водорода, масса атома кислорода — в 16 раз, а масса атома железа — в 56 раз.


Величина, показывающая, во сколько раз масса атома данного элемента больше массы атома водорода, принятого за единицу, называется относительной атомной массой элемента.

Относительную атомную массу элемента обозначают символом Аг. Подстрочная буква r — это первая буква английского слова relative, что значит «относительный». Например: Аr(Н)=1, Аr(0)=16, Аr( С) = 12, Ar(Fe) = 56, Ar(N) = 14, Ar(Cl) = 35,5.

Обычно относительные атомные массы всех элементов округляют до целых чисел, кроме хлора (Аr(С1) = 35,5), хотя в таблице Д. И. Менделеева они приведены с большей точностью.

Обратите внимание, что относительная атомная масса размерности не имеет, что следует из определения. Обладают ли массой молекулы веществ? Конечно! Можете ли вы ответить на вопрос, во сколько раз молекула воды тяжелее атома водорода? Это очень просто: надо сложить относительные атомные массы всех атомов, входящих в состав молекулы (рис

68):

Обладают ли массой молекулы веществ? Конечно! Можете ли вы ответить на вопрос, во сколько раз молекула воды тяжелее атома водорода? Это очень просто: надо сложить относительные атомные массы всех атомов, входящих в состав молекулы (рис. 68):

Рис. 68. Расчет относительной молекулярной массы воды

Мr(Н20) = 2 • Аr(Н) + Аr(0) = 2 • 1 + 16 = 18.

Мr(Н20) — это относительная молекулярная масса воды. Правильнее было бы называть ее относительной формульной массой. Во-первых, не все вещества состоят из молекул (например, железо, графит или поваренная соль). Во-вторых, при расчете этой величины нужно внимательно смотреть на формулу вещества и не забывать про индексы, указывающие на число атомов или ионов каждого элемента, входящего в состав вещества:

Мr(СН4) =Аr(С) + 4 • Аr(Н) = 12 + 4 • 1 = 16;

Mr(S02) = Ar(S) + 2 • Ar(0) = 32 + 2 • 16 = 64;

Mr(CuS04) = Ar(Cu) + Ar(S) + 4 • Аr(О) = 64 + 32 + 4 • 16 = 160.

Зная относительные атомные массы, можно определять формулы химических веществ по соотношению масс элементов, входящих в его состав. Как произвести эти расчеты, расскажем на следующем уроке.

Вопросы и задания

  1. Что такое относительная атомная масса? Почему эта величина не имеет размерности?
  2. Что такое относительная молекулярная масса? Как она рассчитывается?
  3. В состав молекулы фосфорной кислоты входят три атома водорода, один атом фосфора и четыре атома кислорода. Найдите относительную молекулярную массу этого вещества.
  4. Рассчитайте относительные молекулярные массы веществ по их формулам: Br2, Н2О, СО2, H24, КОН, ВаС12. Значения относительных атомных масс найдите по таблице Д. И. Менделеева, округлите их до целых чисел (за исключением хлора, Аr(С1) = 35,5).
  5. Атом серы образует с атомами кислорода два сложных вещества (их называют оксидами) разного состава. Относительная молекулярная масса первого оксида равна 64, а второго — 80. Выведите формулы этих оксидов.
  6. Не производя расчетов, а только на основании значений относительных атомных масс (найдите их по таблице Д. И. Менделеева) определите, у какого из веществ, формулы которых приведены ниже, наибольшая и наименьшая относительные молекулярные массы: а) селеноводород H2Se; б) вода Н2О; в) теллуроводород Н2Те; г) сероводород H2S.

Вычисление массовой доли химического элемента по формуле вещества

По формуле вещества можно рассчитать массовую долю атомов каждого химического элемента, который входит в состав этого вещества, т. е. определить, какую часть от общей массы вещества составляет масса атомов данного элемента.

Массовая доля (w) атомов химического элемента в веществе показывает, какая часть относительной молекулярной (формульной) массы вещества приходится на атомы данного элемента.

Массовая доля атомов элемента А в сложном веществе АxBy рассчитывается по формуле:

где w («дубль-вэ») — массовая доля элемента А;Ar(А) — относительная атомная масса элемента А;х, у — числа атомов элементов А и В в формуле вещества;MrхBy) — относительная молекулярная (формульная) масса вещества АхBy.

Массовые доли выражаются в долях единицы или в процентах.

Пример. Определите массовые доли элементов в фосфорной кислоте H3PO4

Спойлер

Краткие выводы урока:

  1. Относительная молекулярная (формульная) масса вещества — это физическая величина, равная отношению массы молекулы (формульной единицы) вещества к 1/12 части массы атома углерода.
  2. Эта величина равна сумме относительных атомных масс химических элементов, входящих в состав молекулы (формульной единицы) данного вещества, с учетом числа атомов каждого элемента.

Надеюсь урок 7 «Относительная молекулярная и относительная формульная массы» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Реакции полимеризации

Реакции полимеризации — это реакции образования полимера путем объединения огромного числа молекул низкомолекулярного вещества (мономера).

Количество молекул мономера (n), объединяющихся в одну молекулу полимера, называют степенью полимеризации.

В реакцию полимеризации могут вступать соединения с кратными связями в молекулах. Если молекулы мономера одинаковы, то процесс называют гомополимеризацией, а если различны — сополимеризацией.

Примерами реакций гомополимеризации, в частности, является реакция образования полиэтилена из этилена:

Примером реакции сополимеризации является синтез бутадиен-стирольного каучука из бутадиена-1,3 и стирола:

этилен, этен полиэтилен
пропилен, пропен полипропилен
стирол, винилбензол полистирол, поливинилбензол
винилхлорид, хлористый винил, хлорэтилен, хлорэтен поливинилхлорид (ПВХ)
тетрафторэтилен (перфторэтилен) тефлон, политетрафторэтилен
изопрен (2-метилбутадиен-1,3) изопреновый каучук (натуральный)
  бутадиен-1,3 (дивинил)   бутадиеновый каучук, полибутадиен-1,3

хлоропрен(2-хлорбутадиен-1,3)

хлоропреновый каучук

и

бутадиен-1,3 (дивинил)

и

стирол (винилбензол)

бутадиенстирольный каучук
Ссылка на основную публикацию