Жоғары молекулалық қосылыстар

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ  ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ 

МИНИСТРЛІГІ

Қ.ЖҰБАНОВ АТЫНДАҒЫ АҚТӨБЕ МЕМЛЕКЕТТІК  УНИВЕРСИТЕТІ

Жоғары молекулалық қосылыстар

пәнінен 050606 - «Химия» мамандығының

студенттеріне зертханалық сабақтарға арналған

әдістемелік нұсқаулар

Ақтөбе - 20112

І.  Зертханалық сабақтарға    арналған     әдістемелік    нұсқауларды  

дайындап    енгізген:

Хим. каф. аға оқытушысы                                          Рахметова Г.А 

    қызметі, бөлімшесі                        қолы                толық аты-жөні

Химия каф. доценті                                   ____________              Волобуева  Н.А.    

     қызметі, бөлімшесі                                    қолы                                      толық аты-жөні

«06» 10 2010 ж.

Жауапты орындаушы     -   кафедра меңгерушісі

Хим. каф. меңгерушісі, х.ғ.к.                                    Е.Б.Досмурзина

қызметі, бөлімшесі            қолы               толық аты-жөні

«09» 10 2010 ж.

ІІ. Кафедраның оқу-әдістемелік секция отырысында талқыланды

     Хаттама № 2   «09» 10  2010 ж.

ІІІ. Сын – пікір беруші

Экология кафедрасының доценті, б.ғ.к.           О.М.Тургенова

       қызметі, бөлімшесі                   қолы        толық аты-жөні

«06» 10    2010 ж.

ІҮ. Факультеттің оқу-әдістемелік  комиссиясына бекітуге ұсынылды

 

Хаттама №5     « 28 » 01        2011 ж

Ү. Алғашқы тексеру мерзімі            2012  ж

    Тексеру мерзімділігі                              2 жыл

                                        3

М А З М Ұ Н Ы

1. Сабақ № 1

    Жоғары молекулалық қосылыстар туралы жалпы түсінік.............................. 4

2. Сабақ № 2

    Ерімтал полимерлерге  сапалық реакциялар..................................................... 9

3. Сабақ № 3

    Жоғары молекулалық қосылыстардың  химиялық зерттеу әдістері 

мен сополимерлердің  құрамын анықтау........................................................... 14

4. Сабақ № 4

    Полимерлердің тұтқырлығы  мен молекулалық салмағын анықтау............... 18

5. Сабақ № 5

    Жоғары молекулалық қосылыстың  полидисперстігін тұтқырлық     

     әдісімен бағалау  ................................................................................................. 23

6. Сабақ № 6-7

    Пластмасса материалдарының   физикалық көрсеткіштерін анықтау............. 26

7. Сабақ № 8

    Полиамфолит (желатиннің) изоэлектрлік нүктесі........................................... 30

8. Сабақ № 9

    Полиамфолит (желатиннің) изоиондық  нүктесі ................................... ......... 33

9. Сабақ № 10

    Тігілген полимерлердің  кеңістік торының параметрлерін ісіну           

     тепе-теңдігі бойынша  бағалау.......................................................................... 35

10. Сабақ № 11

      Полиэтиленді полимеризация  әдісімен алу.................................................... 39

11.Сабақ № 12

     Поликонденсация әдісімен  этиленгликоль және лимон қышқылынан 

полиэфир шайырын алу...................................................................................... 42

12.Сабақ № 13

     Поликонденсация әдісімен  формальдегид және         

мочевинаформальдегидті шайырды  алу........................................................... 46

13.Сабақ № 14-15

      Радикалды полимеризация  әдісімен полимерлерді алу (эмульсияда)……. 50

      4

Сабақ №1       Жоғары молекулалық  қосылыстар туралы жалпы түсінік

Сабақтың мақсаты: ЖМҚ химиясы  пәнінің негізгі түсініктері  мен 

анықтамаларын оқыту, полимерлердің  физикалық қасиеттерін іс жүзінде 

анықтау

Құрал-жабдықтар мен реактивтер:  полимер, этил спирті, петролейн эфирі,

хром қоспасы, ацетон, сүзгі қағазы, сым, таразы, стакан, пикнометр, ағынды

сулы насос, пробиркалар, микробюретка немесе  пипетка 2-5 мл

                                       Жұмыс мазмұны мен орындалу  реті

Тәжірибе 1.  Престелген және құйма  полимерлердің тығыздығын анықтау

Престелген немесе құйма таблетканы 0,002 г дәлдікпен өлшеп, спиртке

немесе петролейн эфиріне батырып, таблетка бетіндегі ауа көпіршіктерінен 

арылу үшін оны сүзгі қағазбен сүртеді. Онан соң үлгіні өте жұқа сымға 

таразы үстіне іледі де, зерттеу  жүргізу сұйықтығы құйылған стакан

қойылады (1 сурет) . Стаканда таблетканы 20

0

С температурадағы суға

батырып, салмағын өлшейді. Содан соң  көпіршіктелген сымды таблеткасыз 

суға сол деңгейге батырып, өлшейді.

    Сурет 1.  Тығыздықты  гидростаттық әдіспен 

анықтауға арналған  прибор.

     1- сым,  2-полимер үлгісі,   3-стакан,  4- пластинка

    Полимерлердің тығыздығы  (г/см

3

) формула бойынша 

анықтайды:

Р=      g         Po

     g - (b1-b2)

мұндағы,    g - таблетканың  ауадағы салмағы, гс 

             b1- таблетка мен сымның судағы салмағы, гс;

              b 2 - сымдардың судағы салмағы,   гс;   

                 р0 - судың  немесе басқа сұйықтықтың  20°С тығыздығы (су үшін р0

= 0,9983), г/см

3

.

Тәжірибе 2. Ұнтақ тәрізді полимердің тығыздығын анықтау

Ұнтақ тәрізді полимерлердің тығыздығын көлемі 10 - 20 мл пикнометр

көмегімен анықтайды. Қолданар алдында  пикнометрді хром қоспасымен жуып,

дистилденген су және спиртпен шайып,  ағынды сулы насоспен  жуады.

Құрғатылған пикнометрді 0,0002 г  дәлдікпен  өлшеп, кішкене сүзгі арқылы

дистилденген сумен белгіден жоғары  2-3 мм- ге дейін толтырып, термостатқа 

20°С температурада  20 минутқа  қояды. Содан соң сүзгі қағаз  көмегімен судың 

деңгейін пикнометрдегі белгіге  дейін жеткізіп, аузын тығынмен жауып,

термостаттан шығарады. Пикнометрдің сыртын жақсылап сүртіп, 0,0002  г

дәлдікпен өлшейді.

          Құрғатудан  кейін пикнометрге 1-3 г анықталатын  полимерді салып, зат 

салынған пикнометр салмағын өлшейді. Содан соң заты бар пикнометрге 

полимер ерімейтін және ісінбейтін сұйықтықты құяды. Пикнометрге

сұйықтықты зат деңгейінен сәл  жоғары құяды. Ауа көпіршіктерінен  арылу5

үшін толтырылған пикнометрді  жай қыздырып, тығындамай шайқайды. Одан

соң пикнометрді белгіден 2-3 мм жоғары толтырып, термостатқа орнатып,

сұйық деңгейін белгіге жеткізіп, пикнометрді өлшейді.

Зерттелетін заттың салыстырмалы тығыздығын келесі формула арқылы

есептейді:

                                G*P2-P0

                           P=        P1 – P0

                               G+P2 – P3

   мұндағы,  G — зерттелетін полимер массасы,  г;

Ро - бос пикнометр массасы,  г;

   Ру

-   пикнометрдің сумен массасы,  г;

   Р2 -   пикнометрдің зерттелетін  сұйықтықпен массасы,   г;

   Р3 -    пикнометрдің  сұйықтық пен затпен массасы,   г.

Тәжірибе  №3  Полимердің ерігіштігін анықтау

    Полимердің ерігіштігін  анықтаудың оларды өңдегенде  және құрылыс 

ерекшеліктерін (сызықты, үшөлшемді) зерттегенде үлкен маңызы бар.

    Полимердің еруі полимерлі  молекулалар мен ерігіштік молекулалардың 

әрекеттесу қосындыларының өзара  энергиясы. Полимер молекулалары және

еріткіш  молекулаларының өзара  әрекеттесу энергияларынан асқанда  жүзеге

асады.

    Полимерлердің еру процесі  ерекшеліктерге ие:

- еру процесі алдында көлемде  оның ұлғаюымен жүретін ісіну  процесі 

байқалады;

- ісіну  кезінде  еріткіштің  қозғалғыш  молекулалары  полимердің

молекулалары  арасына өтіп, молекулааралық байланыстарды үзу 

нәтижесінде тізбекті үзеді;

- содан кейін ғана макромолекулалар  жайлап еріткіште диффузияцияланады, 

нәтижесінде біртекті гомогенді жүйе пайда болады.

   Берілген гомологтық қатардың  полимер ерігіштігі молекулалық  массасы 

өскен сайын төмендейді. Химиялық құрамы және молекулалық салмағы  бірдей

болған кездегі тармақталған құрылысты  полимерлер оңай ериді.

Аморфты полимерлер кристалдық полимерлерге қарағанда айтарлықтай

оңай ериді. Макромолекулада сутектік байланыстарды түзетін топтардың 

болуы еру процесін қиындатады. Осындай  әсерді ароматтық циклдер де

көрсете алады, яғни ол тізбекте  қаттылық қасиетін береді. Тізбек арасындағы

көпіршелік байланыстардың  азғана саны да полимерлерді ерімейтін күйге

келтіреді. Қиғаш байланыстардың жоғары жиілігінде полимер ісіну қабілетін 

жоғалтады.

Ерігіштікті сандық анықтау

Таза, құрғақ пробиркаларға 10 мл құрғақ ұнтақталған полимерді салады

да, микробюретка немесе градуирленген тамшуыр арқылы 2 мл еріткіш қосады.

Пробиркаларды тығынмен жауып, 24-48 сағат  бөлме температурасында 6

(арасында шайқайды) қояды. Егер  біртекті ерітінді пайда болса,  онда полимер 

бұл еріткіште ери алады деп  есептеледі.

Сонымен қатар полимердің бұл еріткіште ерімеуі де мүмкін. Бұл

жағдайда қоспаны еріткіштің қайнау температурасына дейін қыздырады,

еріген жағдайда ерітіндіні суытады  да, полимердің ерітінді түрінде қалатыны

немесе тұнбаға түсетіні анықталады. Егер полимер ерімей ісінсе, онда ұқсас

еріткіштер мен олардың қоспаларын қолдану қажет.

Берілген типіне қатты әсер ететін еріткішті қолданғанда да ерімей ісінсе,

полимер үш қатарлы құрылымды болғаны.

Еріткіштердің еру қабілеттерін салыстыру

Кейбір берілген полимердің қандай еріткіштерде еритінін белгілеумен

қатар олардың еріту қабілетін  де бағалау керек. Берілген полимерлерге

еріткіштердің еріту қабілетіне қатысты  сұйылту мөлшерін есептейді.

Ерітіндіге жойылмайтын лай  тұндырушының мөлшерін қосу арқылы

анықтайды.  Сұйылту  мөлшерін  тұндырушының  көлемі  немесе

тұндырушының моль санының еріткіштің моль санына қатынасы арқылы

сипатталады.

Ерітіндісі бар пробиркаға микробюреткамен  алынған тұндырушыны 

тамшылатып, араластыра отырып қосады. Тұндырушыны ерітіндіде

жойылмайтын лай пайда болғанша құяды. Титрлеуге кеткен тұндырушының

мөлшерімен (мл немесе моль) полимердің еру қабілеті сипатталады. Олардың 

мәндері арқылы еріткіштерді салыстырады.

№1 зертханалық  жұмыстың орындалуының  есеп беру үлгісі

      1. Тәжірибе аты

2. Орындау  әдісі

3. Тәжірибе  және бақылау нәтижелері

     4. Қорытынды

Жұмысты орындады:                                 Жұмысты тапсырды:

---------------------------                                  --------------------------

    студент қолы, тобы, мерзімі                                                            оқытушының қолы, мерзімі

Блиц –  тест

1.ЖМҚ-тар  молекулалық массасы мынаған  тең:

А) 5000  

В) 3000   

С) 10000  

D) 7000   

Е) 4000

2. Полимерлер  шығу тегіне байланысты:

А) табиғи, жасанды, синтетикалық  

В) бейорганикалық  

С) карботізбекті7

D) элементорганикалық                     

Е) термопластикалық, термореактивті.

3. Торлы  полимерлер аталады:

А) баспалдық  тәріздес  

В) тігіскен (тігілген)  

С) қабысқан;

D) тармақталған            

Е) изотактикалық.

4. Полимерлердің  физикалық қасиеттері:

А) тығыздығы  

В) ерігіштігі мен тұтқырлығы  

С) балқу  температурасы

D) қаттылығы,  иілгіштігі  

Е) жоғары айтылғандардың бәрі.

5. ε  – капролактом мономерлерінен  алынған полимерлерді тривинальды 

номенклатурасы бойынша атаңыз:

А) нейлон 6,6  

В) нейлон 6 

С) поли- (ε – карролактом) 

D) поли- (6-аминокапрон қышқылы) 

Е) полиамид

6. ҚҚТ -  ?

А) сополимерлер  

В) полимерлер  

С) полимерлер тізбегі

D) құрамы қайталанатын тізбек      

Е) мономер.

7. Периодты полимерлерге тән:

А) тізбектің қалыпты орналасуы    

В) мономерді тізбектің тұйықталып орналасуы 

С) статистика заңына бағыну          

D) тізбектердің бірқалыпты емес  орналасуы 

Е) тізбектердің ретсіз орналасуы.

8. Цис-1,4 полибутадиеннің балқу температурасы  алтыға тең, ал транс-1,4

полибутадиеннің балқу температурасы  нешеге тең?

А) 8

0

    

В) 10

0

   

С) 12

0

    

D) 20

0

   

Е) 145

0

9. Полимердің деформациялық түрі  иілу, жылу тұрақтылықты анықтаудың 

әдісіне жататынын кім анықтады?

А) Мартенс  

В) Вика   

С) Жуков   8

D) Каргин  

Е) Канавец.

10. Полимердің молекулалық массасын  анықтаудың шамалық әдісінің  кең 

тараған түрі:

А) вискозиметрлік әдіс        

В) жарық шашырау әдісі  

С) ультрацентрифугациялау

D) криоскопиялық әдіс        

Е) соңғы топ әдісі.

Бақылау сұрақтары

1.Қандай заттар ЖМҚ-тар деп  аталады?

2. Құрамы қайталанатын тізбектерге  мысал келтір.

3. «Стереоқалыпты»  терминін түсіндір.

4. Қандай  полимерді изотактикалық, синдиотактикалық  деп атайды?

5. Макромолекулалардың сызықты, тармақталған, торлы, баспалдық тәрізді

полимердің  кеңістіктегі структуралық сызбанұсқасын  көрсетіңіз.

6. Полимерлену  сызбанұсқасын жазыңыз:

А) этилен  

В) пропилен  

С) бутадиен - 1,3.

7. Неге полимерлерге  орташа молекулалық масса түсінігі  енгізілген?

Глоссарий

1.  Құрамына  бірдей немесе кезектесетін стереоконфигурациядағы  мономер 

звенолары кіретін полимерлерді стереоқалыпты  деп атайды

2. Егер тізбектің  звеноларының стереоконфигурациясы  бірдей (l немесе d)

болса, онда бұл полимерлерді  изотактикалық деп атайды.

3. Тізбекте   l и  d стереоконфигурациялары  әрдайым  тізбекте кезектесетін