Номер 3, страница 242 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

3. Что такое искусственные волокна? Напишите уравнение реакции получения триацетата целлюлозы.

Что такое искусственные волокна?

Решение

Искусственные волокна — это химические волокна, которые получают путем химической переработки природных высокомолекулярных соединений (полимеров). В отличие от синтетических волокон, которые синтезируют из низкомолекулярных веществ (мономеров), сырьем для искусственных волокон служат природные полимеры, чаще всего целлюлоза (из древесины, хлопка) и белки.

Процесс производства заключается в том, что природный полимер сначала растворяют, а затем из полученного раствора формуют волокна. Химическая обработка изменяет свойства исходного материала, но основная полимерная цепь сохраняется. К наиболее известным искусственным волокнам относятся: вискозное волокно (получают из древесной целлюлозы обработкой щелочью и сероуглеродом), ацетатное и триацетатное волокно (получают этерификацией целлюлозы уксусной кислотой или её ангидридом), медно-аммиачное волокно (получают из хлопковой целлюлозы, растворенной в медно-аммиачном реактиве).

Искусственные волокна занимают промежуточное положение между натуральными и синтетическими, сочетая в себе некоторые их свойства, например, гигроскопичность, схожую с натуральными, и гладкость, присущую синтетике.

Ответ: Искусственные волокна — это волокна, получаемые из природных полимеров (например, целлюлозы) путем их химической модификации.

Уравнение реакции получения триацетата целлюлозы

Решение

Триацетат целлюлозы (или ацетилцеллюлоза) — это сложный эфир целлюлозы и уксусной кислоты. Его получают в реакции этерификации, обрабатывая целлюлозу уксусным ангидридом в присутствии катализатора, обычно серной кислоты. Целлюлоза является полимером, состоящим из повторяющихся звеньев глюкозы. Каждое такое звено содержит три гидроксильные группы (-OH), которые могут вступать в реакцию.

Общая формула элементарного звена целлюлозы может быть записана как $[C_6H_7O_2(OH)_3]_n$. Для получения триацетата все три гидроксильные группы каждого звена реагируют с уксусным ангидридом $(CH_3CO)_2O$.

Суммарное уравнение реакции выглядит следующим образом:

$[C_6H_7O_2(OH)_3]_n + 3n(CH_3CO)_2O \xrightarrow{H_2SO_4} [C_6H_7O_2(OCOCH_3)_3]_n + 3nCH_3COOH$

В этой реакции: $[C_6H_7O_2(OH)_3]_n$ — целлюлоза, $(CH_3CO)_2O$ — уксусный ангидрид, $[C_6H_7O_2(OCOCH_3)_3]_n$ — триацетат целлюлозы (триацетилцеллюлоза), а $CH_3COOH$ — уксусная кислота (побочный продукт).

Эта реакция приводит к замене атомов водорода в гидроксильных группах на ацетильные группы $(-COCH_3)$, в результате чего образуется волокно с новыми свойствами — триацетатное волокно.

Ответ: $[C_6H_7O_2(OH)_3]_n + 3n(CH_3CO)_2O \xrightarrow{H_2SO_4} [C_6H_7O_2(OCOCH_3)_3]_n + 3nCH_3COOH$