Реакция получения полиэтилена – это процесс, в котором происходит расщепление π-связи алкенов и образование линейной макромолекулы. Разрыв двойной связи олефинов обусловлен жестким влиянием среды, которое выражается в увеличении значений давления и температуры по сравнению с величинами, характерными для нормальных условий.
Тип реакции получения полиэтилена из этилена – классическая полимеризация непредельных углеводородов, свойственная всем алкенам.
Видео:Опыты по химии. Получение этилена и опыты с нимСкачать
Разновидности синтеза
Существует два основных варианта проведения реакции синтеза полиэтилена. Они отличаются условиями и аппаратным исполнением. В обеих ситуациях процесс проходит при повышенном давлении, температуре, в присутствии катализаторов.
Получение ПЭВД
Полиэтилен получают из этилена в результате реакции, при которой мономер переходит в активное состояние.
При воздействии температуры, значения которой достигают 320 °С, давления, повышенного до 320 мПа, инициирование вызывают образующиеся из пероксидных соединений радикалы. Полиэтилен, реакция полимеризации которого идет по радикальному механизму, имеет низкую плотность, называется продуктом высокого давления, обозначается в международном сообществе аббревиатурой LDPE.
Маленькая плотность упаковки макромолекул обусловлена присутствием разветвлений, как это отображено в уравнении реакции получения полиэтилена.
Процесс проводят в автоклавах при идеальном перемешивании или трубчатых реакторах при идеальном вытеснении продуктов.
Получение ПЭНД
При увеличении давления до 5 мПа образование полиэтилена из этилена — результат реакции без участия радикалов. Активацию мономеров обеспечивают комплексные катализаторы.
Температура до 95 °С позволяет проводить процесс в суспензии, каталитическое действие выполняют сложные неорганические соединения титана.
Реакция полимеризации полиэтилена при температуре до 120 °С проходит с участием оксидов хрома, нанесенных на силикагель.
Комплексные соединения хрома, зафиксированные на силикагеле, позволяют проводить процесс в газовой фазе при температуре, не достигающей 100 °С.
Если полиэтилен получают, используя реакцию с катализаторами, продукт представляет собой линейную макромолекулу без разветвлений, имеет большую плотность, в международной литературе обозначается аббревиатурой HDPE.
Реакция синтеза полиэтилена с комплексными катализаторами приводит к получению продукта, который можно перерабатывать из б/у состояния.
Видео:Полимеры. Ч.3-3. Полимеризация этилена (элементарно о реакции)Скачать
Полимер из вторичного сырья
Полиэтиленовые отходы утилизируют по технологии, включающей очистку вторичного сырья, измельчение, образование агломератов, гранул, последующую экструзию. Графическое уравнение реакции полиэтилена б/у идентично схеме получения ПЭНД потому, что повторная полимеризация не осуществляется.
Реакция получения полиэтилена б/у, по существу, является физическим процессом, при котором происходит изменения агрегатного состояния.
Видео:Реакция полимеризации. Производство полиэтилена. 10 класс.Скачать
Реакции полимеризации
Синтетические полимеры (произведенные искусственным путем) химическая промышленность получает при помощи реакций полимеризации и поликонденсации.
В основе реакции полимеризации лежит процесс соединения (при помощи ковалентных связей) друг с другом мономеров (молекул низкомолекулярного соединения), которые и формируют высокомолекулярное соединение (синтетический полимер).
В ходе процесса полимеризации происходит раскрытие двойных связей в молекулах непредельных углеводородов, которые затем соединяются друг с другом в одну макромолекулу гигантских размеров. При разрыве двойной связи высвобождается атом с высокой реакционной активностью, называемый радикалом, у которого имеется непарный электрон. После этого, радикал соединяется с другим радикалом (при этом оба они получают парные электроны), давая тем самым старт образованию полимерной цепи.
Видео:Как написать уравнения реакции полимеризации?Скачать
Полиэтилен
Рассмотреть процесс полимеризации удобнее всего на примере полиэтилена, являющегося самым простым синтетическим полимером.
На первом этапе выполняется реакция дегидрирования, когда при высокой температуре в присутствии металлического катализатора этан превращается в этилен (от молекулы этана отщепляется два атома водорода, в результате чего формируется двойная связь):
Образовавшийся этилен является мономером, который в дальнейшем будет использован для построения полимера (полиэтилена). Для этого этилен в присутствии катализатора подвергается высокому нагреву без доступа воздуха, что приводит к разрыву двойной углеродной связи, с образованием двух радикалов (на рисунке изображены красным цветом):
Образовашиеся радикалы тут же начинают «поиск» еще одного электрона, чтобы восстановить разорвавшуюся связь, что приводит к соединению двух радикалов друг с другом с образованием ковалентной связи. Данный процесс идет с обеих концов молекулы, что приводит к росту цепи (молекулярная масса молекулы полиэтилена достигает 10 000 — 1 000 000 г/моль):
Виды полиэтилена, которые можно получить путем реакции полимеризации:
- ПЭВД (полиэтилен высокого давления) или ПЭНП (полиэтилен низкой плотности), молекулярная масса 10 000 — 45 000. Состоит из сложной сети разветвленных полимерных нитей, поэтому, не упакован так плотно, как линейный полимер, являясь мягким и гибким. Основная область применения: упаковочный материал, обладающий высокой химической стойкостью.
- ПЭНД (полиэтилен низкого давления) или ПЭВП (полиэтилен высокой плотности), молекулярная масса 70 000 — 400 000. Состоит из линейных цепей, которые очень тесно упакованы, поэтому, обладает более высокой твердостью и прочностью. Основная область применения: изготовление детских игрушек, различных технических изделий, шлангов, труб и проч.
- ПЭПС (полиэтилен с поперечными связями). Состоит из линейных нитей, состоящих из мономеров, которые соединены друг с другом, что придает материалу высокую прочность. Открывая пластиковую бутылку Кока-Колы, будьте уверены, что крышечка, которой закрыта бутылка, сделана из ПЭПС.
Видео:Получение этилена и изучение его свойств. | Практическая работа № 1.Скачать
Полипропилен
В структурной формуле пропилена один атом водорода замещен метиловой группой. Поскольку молекула пропилена имеет двойную связь, она также может участвовать в реакциях полимеризации (по аналогии с этиленом), образуя полипропилен.
Коэффициент n указывает число мономерных звеньев, из которых образована макромолекула. Говорят, что n выражает степень полимеризации.
В полипропилене CH3 является функциональной группой. Меняя условия полимеризации, можно создавать молекулы с функциональными группами, которые будут располагаться по-разному(с одной стороны молекулы; по обе ее стороны; в случайном порядке), получая, таким образом, молекулы пропилена с различными свойствами. Свойства полипропилена настолько сильно зависят от расположения в его молекуле метиловой группы, что из данного полимера получаются самые разные изделия, используемые для внутренней и внешней отделки помещений, изготовления корпусов для аккумуляторных батарей, бутылок, канатов и проч.
Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать
Поливинилхлорид
В структурной формуле винилхлорида один из атомов водорода заменен атомом хлора. Из винилхлорида путем реакции полимеризации получают поливинилхлорид (ПВХ):
ПВХ является очень прочным полимером, нашедшим широкое применение при изготовлении линолеума, игрушек, садовых шлангов, различных труб.
Видео:Реакция этилена с раствором перманганата калияСкачать
Полистирол
В молекуле стирола один атом водорода заменен бензольным кольцом. Из стирола при помощи реакции полимеризации получают полистирол (бесцветную твердую пластмассу с хорошими диэлектрическими свойствами):
Основное применение полистирола: изготовление посуды, пуговиц, упаковочных и электроизоляционных материалов. Полистирол трудно поддается рециркуляции, поэтому, «зеленые» активно выступают против его применения.
Видео:Практическая работа "Получение этилена и опыты с ним" 10 классСкачать
Политетрафторэтилен
В молекуле тетрафторэтилена вместо атомов водорода присутствуют атомы фтора. При помощи реакции полимеризации из тетрафторэтилена получают политетрафторэтилен (тефлон или фторопласт):
Политетрафторэтилен обладает высокой стойкостью к щелочным и кислым средам, высокой жаропрочностью и очень гладкой поверхностью. Основное применение: изготовление подшипников, в качестве антипригарного покрытия сковородок и кастрюль.
Некоторые другие синтетические полимеры, получаемые при помощи полимеризации:
- Акрилонитрил → Полиакрилонитрил: парики, пряжа, ковры.
- Винилацетат → Поливинилацетат: текстильные покрытия, жевательная резинка, краска, латекс, клеющие средства.
- Метилметакрилат → Полиметилметакрилат: органическое стекло, контактные линзы.
Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:
Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе
Видео:Реакция полимеризации. 9 класс.Скачать
Уравнение реакции этилена в полиэтилен
Архив статей > Химия > Опыты без взрывов > Этилен из полиэтилена
Этилен из полиэтилена
А. Н. Шугаев, учитель химии, п. Октябрьский Калужской области
Химия и Жизнь №10, 1987 г., с. 113
Чтобы продемонстрировать на уроке химии свойства этилена, его надо для начала получить. Обычно это делают, восстанавливая спирт. Но есть более простой путь, позволяющий к тому же использовать отходы из полиэтилена.
Возьмите пакеты, пленку и другие полиэтиленовые изделия, измельчите, засыпьте в колбу, затем залейте содержимое концентрированной серной кислотой (осторожно! работать в перчатках!) так, чтобы ее уровень был немного выше слоя полиэтилена, и нагревайте на огне. Бурно выделяющийся этилен надо отводить по стеклянной трубке.
Можно собрать небольшую установку (см. рис.), с помощью которой легко демонстрировать свойства этилена. Для этого образующийся газ надо отводить в химические стаканы с растворами перманганата калия, подкисленного серной кислотой, и бромной водой. В обоих случаях растворы будут обесцвечиваться, поскольку перман-ганат калия окисляет этилен до этиленгликоля, а бром присоединяется по двойной связи. Из последнего стаканчика можно сделать отвод и поджечь выходящий газ, чтобы не было сомнений в его органической природе.
Эта методика может пригодиться учителям химии и для практических работ в 10-м классе, и для занятий химического кружка.
🎦 Видео
Получение и изучение свойств этилена. Опыт 2Скачать
полимеризация этенаСкачать
Реакция полимеризации. 1 часть. 11 класс.Скачать
Как решать ОРГАНИЧЕСКИЕ ЦЕПОЧКИ? Основные типы химических реакцийСкачать
78. Что такое реакции полимеризацииСкачать
Понятие о полимерах. Полиэтилен. Химия 9 классСкачать
Химия с нуля — Химические свойства АлкеновСкачать
Полимеризация и поликонденсация | Химия ЕГЭ с Юлией ВишневскойСкачать
ВСЕ ПРО АЛКАНЫ за 8 минут: Химические Свойства и ПолучениеСкачать
Полимеры. Ч.3-4. Радикальный механизм полимеризации этилена.Скачать
ЭТО ПОМОЖЕТ разобраться в Органической Химии — Алкены, Урок ХимииСкачать