Практически все высокомолекулярные вещества являются полимерами.

Полимеры — это вещества, молекулы которых состоят из огромного числа повторяющихся структурных звеньев, соединенных между собой химическими связями.

Полимеры могут быть получены с помощью реакций, которые можно разделить на два основных типа: это реакции полимеризации и реакции поликонденсации.

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:

Полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и исходные мономеры

Мономер		Получаемый из него полимер
Структурная формула	Варианты названия	Структурная формула	Варианты названия
	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

Реакции поликонденсации

Реакции поликонденсации — это реакции образования полимеров из мономеров, в ходе которых, помимо полимера, побочно образуется также низкомолекулярное вещество (чаще всего вода).

В реакции поликонденсации вступают соединения, в состав молекул которых входят какие-либо функциональные группы. При этом реакции поликонденсации по тому, один используется мономер или больше, аналогично реакциям полимеризации делятся на реакции гомополиконденсации и сополиконденсации.

К реакциям гомополиконденсации относятся:

* образование (в природе) молекул полисахарида (крахмала, целлюлозы) из молекул глюкозы:

* реакция образования капрона из ε-аминокапроновой кислоты:

К реакциям сополиконденсации относятся:

* реакция образования фенолформальдегидной смолы:

* реакция образования лавсана (полиэфирного волокна):

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:

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).

Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/

Переработка нефти

Нефть представляет собой многокомпонентную смесь различных веществ преимущественно углеводородов. Данные компоненты  отличаются друг от друга по температурам кипения. В связи с этим, если нагревать нефть, то сначала из нее будут улетучиваться наиболее легкокипящие компоненты, затем соединения с более высокой температурой кипения и т.д. На данном явлении основана первичная переработка нефти, заключающаяся в перегонке (ректификации) нефти. Данный процесс называют первичным, поскольку предполагается, что при его протекании не происходят химические превращения веществ, а нефть лишь разделяется на фракции с различными температурами кипения. Ниже представлена принципиальная схема ректификационной колонны с кратким описанием самого процесса перегонки:

Перед процессом ректификации нефть специальным образом подготавливают, а именно, избавляют от примесной воды с растворенными в ней солями и от твердых механических примесей. Подготовленная таким образом нефть поступает в трубчатую печь, где нагревается до высокой температуры (320-350 ^оС). После нагревания в трубчатой печи нефть, обладающая высокой температурой, поступает в нижнюю часть ректификационной колонны, где происходит испарение отдельных фракций и подъем их паров вверх по ректификационной колонне. Чем выше находится участок ректификационной колонны, тем его температура ниже. Таким образом, на разной высоте отбирают следующие фракции:

1) ректификационные газы (отбирают в самой верхней части колонны, в связи с чем их температура кипения не превышает 40 ^оС);

2) бензиновая фракция (температуры кипения от 35 до 200 ^оС);

3) лигроиновая фракция (температуры кипения от 150 до 250 ^оС);

4) керосиновая фракция (температуры кипения от 190 до 300 ^оС);

5) дизельную фракцию (температуры кипения от 200 до 300 ^оС);

6) мазут (температуры кипения более 350 ^оС).

Следует отметить, что средние фракции, выделяемые при ректификации нефти, не удовлетворяют стандартам, предъявляемым к качествам топлив. Кроме того, в результате перегонки нефти образуется немалое количество мазута — далеко не самого востребованного продукта. В связи с этим после первичной переработки нефти стоит задача повышения выхода более дорогих, в частности, бензиновых фракций, а также повышения качества этих фракций. Эти задачи решаются с применением различных процессов вторичной переработки нефти, например, таких как крекинг и риформинг.

Следует отметить, что количество процессов, используемых при вторичной переработке нефти, значительно больше, и мы затрагиваем лишь одни из основных. Давайте теперь разберемся, в чем же заключается смысл этих процессов.

Крекинг (термический или каталитический)

Данный процесс предназначен для повышения выхода бензиновой фракции. Для этой цели тяжелые фракции, например, мазут подвергают сильному нагреванию чаще всего в присутствии катализатора. В результате такого воздействия длинноцепочечные молекулы, входящие в состав тяжелых фракций, рвутся и образуются углеводороды с меньшей молекулярной массой. Фактически это приводит к дополнительному выходу более ценной, чем исходный мазут, бензиновой фракции. Химическую суть данного процесса отражает уравнение:

Риформинг

Данный процесс выполняет задачу улучшения качества бензиновой фракции, в частности повышения ее детонационной устойчивости (октанового числа). Именно эта характеристика бензинов указывается на бензозаправках (92-й, 95-й, 98-й бензин и т.д.).

В результате процесса риформинга повышается доля ароматических углеводородов в бензиновой фракции, имеющих среди прочих углеводородов одни из самых высоких октановых чисел. Достигается такое увеличение доли ароматических углеводородов в основном в результате протекания при процессе риформинга реакций дегидроциклизации. Например, при достаточно сильном нагревании н-гексана в присутствии платинового катализатора он превращается в бензол, а н-гептан аналогичным образом — в толуол:

Переработка каменного угля

Основным способом переработки каменного угля является коксование. Коксованием угля называют процесс, при котором уголь нагревают без доступа воздуха. При этом в результате такого нагревания из угля выделяют четыре основных продукта:

1) Кокс 

Твердая субстанция, представляющая собой практически чистый углерод.

2) Каменноугольная смола

Содержит большое количество разнообразных преимущественно ароматических соединений, таких как бензол его гомологи, фенолы, ароматические спирты, нафталин, гомологи нафталина и т.д.;

3) Аммиачная вода

Несмотря на свое название данная фракция, помимо аммиака и воды, содержит также фенол, сероводород и некоторые другие соединения.

4) Коксовый газ

Основными компонентами коксового газа являются водород, метан, углекислый газ, азот, этилен и т.д.

Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/

Правила работы в лаборатории

1) Категорически запрещается одному работать в лаборатории, поскольку в ситуации несчастного случая вам некому будет оказать первую неотложную помощь;

2) При работе в лаборатории обязательно следует соблюдать чистоту и порядок, не шуметь, четко следовать правилам техники безопасности. Запрещено работать в условиях спешки, поскольку это может привести к несчастному случаю;

3) Работать в лаборатории разрешается только в халате, который всегда должен быть застегнут;

4) Обувь и одежда, в которых вы работаете в лаборатории, должны быть закрытыми (сандалии, шорты);

5) Если у вас длинные волосы, то их следует собрать в пучок или хвост таким образом, чтобы они не мешали в ходе работы;

6) В лаборатории обязательно должны быть средства личной защиты – маски, очки;

7) В любом помещении лаборатории должны быть средства противопожарной защиты, а именно ящик с просеянным песком и совком для него, асбестовое или толстое войлочное противопожарное одеяло, огнетушители в рабочем состоянии;

8) Все работники лаборатории должны быть информированы о том, где находятся средства противопожарной защиты, а также аптечка, которая должна содержать все необходимое для оказания первой помощи;

9) На всех склянках, в которых хранятся реактивы, должны быть приклеены этикетки с указанием названия вещества;

10) Строго запрещено пить и/или принимать пищу в лаборатории, а также хранить в лаборатории продукты питания, поскольку они легко могут пропитаться парами токсичных веществ:

11) Опыты нужно проводить только в чистой и целой химической посуде без трещин и прочих признаков повреждений;

12) Работать следует аккуратно таким образом, чтобы реагенты не могли попасть на открытые участки кожи (лицо, руки);

13) Категорически запрещается пробовать вещества на вкус!!! Пробовать на вкус запрещено любые даже знакомые из быта нетоксичные вещества типа хлорида натрия или сахарозы. Даже такие вещества могут содержать токсичные примеси либо из-за неаккуратного обращения с такими веществами, либо же из-за специфики способа производства реагента;

14) Для ознакомления с запахом вещества категорически запрещается подносить сосуд с ним близко к носу или склоняться над отверстием сосуда. Для того чтобы почувствовать запах вещества, следует легким движением руки направить к себе его пары:

15) При перемещении бутылей с реактивами с одного места на другое сосуд следует брать одной рукой за горлышко, а другой снизу поддерживать его за дно;

16) Вещества запрещается трогать руками. Для набора сыпучих веществ следует воспользоваться металлическим или фарфоровым шпателем/ложечкой:

17) Жидкие вещества и их растворы запрещается набирать в пипетки ртом, для этого необходимо использовать резиновую грушу или пипетатор;

18) Категорически запрещается закрывать сосуд с неостывшей горячей жидкостью пробкой;

19) При нагревании веществ и их растворов в пробирке запрещено держать ее при этом руками. Для удерживания пробирки следует воспользоваться держателем пробирок;

20) При нагревании веществ в пробирках запрещается направлять их отверстия на себя или в сторону окружающих:

21) Запрещается смотреть в отверстия нагреваемых сосудов с веществами из-за возможного поражения выбросом горячей массы;

22) По окончании эксперимента посуду надо сразу же помыть. Признаком чистой посуды является ее равномерное смачивание водой и отсутствие мутных разводов;

23) При возникновении вопросов всегда обращайтесь к преподавателю.

Лабораторная посуда и оборудование

	Лабораторный штатив	Служит для закрепления лабораторной посуды, например, колб, пробирок и фарфоровых чашек при проведении опытов.
	Круглодонная колба	Используется при перегонке веществ, в том числе под вакуумом.
	Коническая колба	Применяется в тех операциях, которые требуют перемешивания жидкого содержимого. Также используется при хранении жидких веществ или растворов.
	Мензурка	Измерение объема жидкости.
	Мерный стакан	Измерение объема жидкости.
	мерный цилиндр	Измерение объемов жидкостей. В отличие от мерного стакана и мензурки значительно более точное ввиду продолговатой узкой формы.
	пипетка с делениями	Набор маленького объема жидкости.
	Металлический шпатель	Применяется для отбора небольших порций сыпучих веществ.
	Ступка с пестиком	Измельчение твердых веществ.
	Фарфоровая чашка	Используется для нагревания и выпаривания различных растворов.
	Обратный холодильник	Используется для охлаждения и конденсации паров, образующихся при кипении органических жидкостей.
	Асбестированная сетка	Используется для равномерного нагревания дна плоскодонной посуды с помощью пламени.
	спиртовка	Используется для нагревания, в частности, пробирок и колб. В случае нагревания колб требуется асбестированная сетка
	пробирка	Используется при проведении реакций между небольшими порциями веществ.
	держатель пробирки
	штатив для пробирок
	ложечка для сжигания веществ
	нисходящий холодильник	Используется при дистилляции (перегонке) жидкостей.
	тигель	Прокаливание твердых веществ.
	тигельные щипцы	Используются для перемещения тигля.
	фильтровальная воронка	Воронка в сочетании с бумажным фильтром используется для отделения осадка от жидкости с помощью фильтрования.
	бумажные фильтры
	делительная воронка	Используется для разделения несмешивающихся жидкостей.
	стеклянная палочка	Перемешивание жидкостей.
	ртутный термометр	Измерение температуры среды.

Правила безопасности при работе с едкими, горючими и токсичными веществами, средствами бытовой химии

1) Работать с едкими веществами и их растворами (щелочи, кислоты) следует только в защитных очках и перчатках;

2) Все опыты с ядовитыми и пахучими веществами, а также газами, образующими взрывчатые смеси с воздухом, следует проводить в вытяжном шкафу, надев защитные очки и перчатки.

3) При попадании концентрированного раствора кислоты на кожу пораженное место следует незамедлительно промыть под струей холодной воды, после чего обработать кожу разбавленным раствором питьевой соды (гидрокарбоната натрия NaHCO₃);

4) При ожоге концентрированными растворами щелочей обожжённый участок следует промыть под струей холодной воды, после чего обработать его 1%-ным раствором уксусной (CH₃COOH) или борной (H₃BO₃) кислот, после чего снова промыть водой;

5) Концентрированные растворы щелочей и кислот следует хранить в вытяжном шкафу в прочной посуде, под которой должен располагаться поддон на случай протечки сосуда;

6) Все работы с едкими и токсичными веществами нужно проводить в защитных очках;

7) Концентрированные растворы летучих кислот, в частности, плавиковой, азотной и соляной, допускается переливать только в вытяжном шкафу;

8) Разбавление концентрированных растворов кислот следует проводить в жаростойкой посуде. При этом кислоту необходимо приливать к воде небольшими порциями. Ни в коем случае не наоборот, т.к. это может привести к вскипанию жидкости и ее выбросу из сосуда;

9) Для приготовления раствора из твердой щелочи щелочь маленькими порциями с помощью шпателя добавляют в холодную воду при тщательном перемешивании. Если в процессе растворения жидкость очень сильно нагревается, следует временно приостановить добавление щелочи до остывания раствора, после чего добавить еще недостающее количество твердой щелочи;

10) Нельзя допускать контакт щелочных металлов с водой и галогенпроизводными органических соединений;

11) Хранить щелочные и щелочноземельные металлы нужно в посуде из темного стекла под слоем керосина или другой инертной по отношению к ним органической жидкости в вытяжном шкафу. Поскольку литий – очень легкий металл, во избежании всплытия в керосине его придавливают грузом;

12) При работе с щелочными и щелочноземельными металлами кусок металла следует извлечь из банки пинцетом, промокнуть его салфеткой от защитной жидкости и отрезать ножом кусочек металла необходимого размера. Оставшуюся большую часть следует поместить снова в банку под защитный слой жидкости. Отрезанный маленький кусок ЩМ или ЩЗМ следует использовать сразу же по назначению;

13) Небольшие обрезки натрия, а также посуду и бумагу с остатками металла следует «обезвредить» с помощью 96%-ного этилового спирта (не водой!!!!);

14) Строго запрещается выкидывать остатки активных металлов в мусорное ведро, раковину или оставлять их не «обезвреженными» в химической посуде после эксперимента.

Работа с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ)

1) Работы с горючими веществами следует проводить под вытяжкой вдали от открытого пламени. Категорически запрещается нагревать летучие и легковоспламеняющиеся жидкости (ацетон, эфиры, спирты и т.д.) на горелках. С целью нагрева горючих жидкостей следует пользоваться водяной баней или электрической плиткой с изолированной спиралью;

2) Горючие жидкости нельзя нагревать в открытых сосудах. Сосуд с нагреваемой горючей и летучей жидкостью должен быть снабжен обратным холодильником;

3) Разбирать приборы, в которых содержатся остатки ЛВЖ, следует вдали от открытого пламени во избежание пожара;

4) Категорически запрещается выливать горючие жидкости в канализацию или мусорные ведра;

5) ЛВЖ должны храниться в металлических шкафах в количествах, не превышающих повседневные нужды.

Правила безопасности при работе со средствами бытовой химии

1) При использовании агрессивных моющих средств (стиральные порошки, отбеливатели, средства для чистки сантехники и т.д.) необходимо использовать перчатки. Если средство является сильно пахучим, использовать его следует в условиях хорошего проветривания помещения;

2) Используйте любое средство бытовой химии строго по его назначению в соответствии с инструкцией по использованию;

3) Хранить средства бытовой химии надо в плотно закрытой емкости, в прохладном и темном месте, вдали от маленьких детей, животных, а также подальше от продуктов питания;

4) Средства бытовой химии должны быть использованы до истечения их срока годности, поскольку помимо снижения их эффективности они также могут стать опасными;

5) Тщательно ополаскивайте все предметы и поверхности после использования для их чистки (стирки) моющих средств. Особенно это касается столовых приборов, одежды и обуви.

Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/

Для успешной здачи ЕГЭ требуется обязательно повторить все основные теоретические основы в химии. В этом разделе содержатся разборы всех тем, на которые даются задания в реальных ЕГЭ по химии. Программа теории полностью соответствует официальному кодификатору ЕГЭ по химии и  содержит в себе следующие главные разделы:

• Теоретические основы химии.
• Неорганическая химия.
• Органическая химия.
• Методы познания в химии. химия и жизнь.

Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/

На 27 апреля 2017 назначено проведение Всероссийской Проверочной Работы (ВПР)  по химии.

ВПР предназначена для итоговой оценки уровня общеобразовательной подготовки выпускников средней школы, изучивших химию на базовом уровне.

Материалы для подготовки: 

Описание Всероссийской Проверочной Работы по Химии 11 класс

Образец  Всероссийской Проверочной Работы по Химии 11 класс

Ответы (к образцу) и критерии оценивания