Химия

История получения природного каучука

 

Многие растения содержат продукты ди-, три- и полимеризации сопряженных алкадиенов, прежде всего, изопрена (2-метилбутадиена-1,3). Природный полимер изопрена – это натуральный каучук (НК). На рис. 1 вы видите сбор каучука с растения гевея.

 

Рис. 1. Сбор каучука с растения гевея

 

Строение натурального каучука и его изомеров

 

 

При образовании каучука молекулы изопрена полимеризуются так, что происходит 1,4-сопряженное присоединение:

 

Природные полиизопрены

В натуральном каучуке содержится углеводород цис-полиизопрен (C₅H₈)_n. Он является стереорегулярным полимером. Молекула может содержать 20–40 тыс. элементарных звеньев.

Натуральный каучук нерастворим в воде, зато хорошо растворяется в большинстве органических растворителей. Молекулы каучука закручены в клубки. При нагрузках они вытягиваются, при снятии нагрузки сворачиваются обратно. Т. е. каучук может подвергаться обратимой деформации (обладает эластичностью).

При нагревании каучук из эластичного состояния переходит в вязко-текучее. Силы взаимодействия между молекулами ослабевают, полимер не сохраняет свою форму. Он напоминает очень вязкую жидкость. При охлаждении каучук из эластичного переходит в стеклообразное состояние, становится похож на твердое тело. Такой полимер, если приложить нагрузку, сразу порвется. Полимеры в стеклообразном состоянии могут быть хрупкими, их можно сломать или даже разбить. Поэтому каучук можно использовать лишь в узком температурном интервале.

Природный геометрический изомер каучука – гуттаперча, транс-1,4-полиизопрен:

Молекулы гуттаперчи не закручены в клубки, они вытянуты даже в отсутствие нагрузок. Поэтому гуттаперча обладает намного меньшей эластичностью.

 

Вулканизация каучука

 

 

Каучук нагревают с серой (рис. 2). При этом макромолекулы каучука «сшиваются» друг с другом серными мостиками. Из отдельных макромолекул каучука образуется единая трехмерная пространственная сетка.

 

Рис. 2. Вулканизация каучука

Изделие из полученного материала – резины – прочнее, чем из каучука, и оно сохраняет свою эластичность в широком интервале температур.

 

Синтетический каучук

 

 

Основателем первого в мире крупномасштабного производства синтетического каучука считается русский ученый С. В. Лебедев (рис. 3). Он впервые получил синтетический бутадиеновый каучук в 1910 г., промышленное производство началось в 1932 г.

 

n СН₂=СН-СН=СН₂ → (-CH₂-CH=CH-CH₂-)_n

В настоящее время выпускаются сотни сортов различных синтетических каучуков.

Рис. 3

 

Подведение итога урока

 

 

На этом уроке вы получили представление о теме «Каучук и резина», которая входит в школьный курс химии за 10 класс. В ходе урока вы узнали о том, что представляет собой резина и каучук, познакомились с самыми важными видами алкадиенов, которые являются важнейшими материалами для промышленности.

 

 

Список литературы

1. Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.
2. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.
3. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.
4. Хомченко Г. П., Хомченко И. Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. – 4-е изд. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. – 278 с.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «Органическая химия» (Источник)
2. Интернет-портал «Химик» (Источник)

 

Домашнее задание

1. №№ 5, 6 (с. 44) Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.
2. Что такое вулканизация каучука? Для чего её делают?
3. Кто является основателем первого в мире крупномасштабного производства синтетического каучука? В каком году началось крупное промышленное производство синтетического каучука?