Номер 2, страница 30 - гдз по химии 10 класс тетрадь для практических работ Матулис, Матулис

1. Какое свойство полимеров проявилось в этом случае?

В данном случае проявилось свойство термопластичности. Это свойство характерно для полимеров, которые при нагревании размягчаются и переходят в вязкотекучее состояние, а при охлаждении снова затвердевают, сохраняя приданную им форму. Капрон и лавсан являются термопластичными полимерами, поэтому их можно расплавить и вытянуть в тонкое волокно.

Ответ: Термопластичность.

2. Объясните наблюдаемые явления.

Наблюдаемые явления связаны с химической стойкостью различных типов волокон к кислотам и щелочам. Разные полимеры имеют различные функциональные группы в своих макромолекулах, которые по-разному реагируют с агрессивными средами:

• Капрон (полиамид): разрушается как сильными кислотами, так и сильными щелочами из-за гидролиза амидных связей ($ \text{-CO-NH-} $). При этом происходит разрыв полимерной цепи.
• Лавсан (полиэфир): более устойчив к действию кислот, но разрушается сильными щелочами, особенно при нагревании, из-за гидролиза сложноэфирных связей ($ \text{-COO-} $).
• Шерсть (натуральный полимер, белок): разрушается щелочами вследствие денатурации белка и гидролиза пептидных связей. К кислотам относительно устойчива, но сильные кислоты могут вызывать гидролиз.
• Ацетатный шелк (искусственный полимер, ацетат целлюлозы): разрушается как кислотами, так и щелочами из-за гидролиза сложноэфирных связей, которыми ацетильные группы присоединены к целлюлозе.
• Хлопок (натуральный полимер, целлюлоза): устойчив к действию щелочей, но разрушается сильными кислотами вследствие гидролиза гликозидных связей ($ \text{-O-C-O-} $) в молекуле целлюлозы.

Ответ: Наблюдаемые явления объясняются различной химической стабильностью полимеров к гидролизу в кислых и щелочных средах, что обусловлено строением их макромолекул и наличием специфических функциональных групп.

Какие реактивы разрушают указанные полимеры и почему?

• Капрон (полиамид): разрушается серной кислотой и гидроксидом натрия. Причина: гидролиз амидных связей ($ \text{-CO-NH-} $).
• Лавсан (полиэфир): разрушается гидроксидом натрия (особенно при нагревании), устойчив к серной кислоте (при обычных условиях). Причина: гидролиз сложноэфирных связей ($ \text{-COO-} $).
• Шерсть (белок): разрушается гидроксидом натрия, относительно устойчива к серной кислоте. Причина: денатурация белка и гидролиз пептидных связей ($ \text{-CO-NH-} $).
• Ацетатный шелк (ацетат целлюлозы): разрушается серной кислотой и гидроксидом натрия. Причина: гидролиз сложноэфирных связей ($ \text{-O-CO-CH}_3 $), присоединенных к целлюлозе.
• Хлопок (целлюлоза): разрушается серной кислотой, устойчив к гидроксиду натрия. Причина: гидролиз гликозидных связей ($ \text{-O-C-O-} $).

Ответ: Разрушение полимеров происходит вследствие гидролитических реакций их основных функциональных групп (амидных, сложноэфирных, гликозидных, пептидных) под действием кислот или щелочей.

Приведите схемы протекающих реакций.

• Гидролиз полиамида (например, капрона):

  $ \left[ -\text{NH}-(\text{CH}_2)_5-\text{CO}- \right]_n + n\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}^+\text{ или OH}^-} n\text{H}_2\text{N}-(\text{CH}_2)_5-\text{COOH} $

• Гидролиз полиэфира (например, лавсана):

  $ \left[ -\text{CO}-\text{C}_6\text{H}_4-\text{CO}-\text{O}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{O}- \right]_n + 2n\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}^+\text{ или OH}^-} n\text{HOOC}-\text{C}_6\text{H}_4-\text{COOH} + n\text{HO}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{OH} $

• Гидролиз белка (например, шерсти) - общая схема пептидной связи:

  $ \text{...-NH-CHR-CO-...} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}^+\text{ или OH}^-} \text{...-NH}_2\text{-CHR} + \text{HOOC-...} $

• Гидролиз ацетата целлюлозы (ацетатного шелка) - гидролиз сложноэфирных связей:

  $ \text{...-O-CO-CH}_3 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}^+\text{ или OH}^-} \text{...-OH} + \text{CH}_3\text{COOH} $

• Гидролиз целлюлозы (хлопка):

  $ \left( \text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5 \right)_n + n\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}^+} n\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 $

Ответ: Схемы реакций приведены выше.

Как действует ацетон на ацетатное волокно?

Ацетон является эффективным растворителем для ацетатного волокна (ацетата целлюлозы). При контакте с ацетоном ацетатное волокно растворяется, образуя вязкий раствор. Это свойство используется, например, в производстве лаков и пленок на основе ацетатов целлюлозы.

Ответ: Ацетон растворяет ацетатное волокно.