Состав и строение натурального каучука - Натуральные и синтетические каучуки
Натуральный (Природный) Каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой (C5H8)N (где величина N составляет от 1000 до 3000 Полимеры изопрена, бутадиена и др. низких степеней полимеризации (олигомеры) в нормальных условиях в жидком виде, и называются Жидкими каучуками.); он является полимером изопрена:
Как видно из этой схемы, при полимеризации изопрена раскрываются обе его двойные связи, а в элементарном звене полимера двойная связь возникает на новом месте -- между атомами углерода 2 и 3.
Природный каучук содержится в млечном соке каучуконосных растений, главным образом, тропических (например, бразильского дерева гевея).
Другой природный продукт -- Гуттаперча -- также является полимером изопрена, но с иной конфигурацией молекул Натуральный каучук -- это цис-1,4-полиизопрен, в то время как гуттаперча -- транс-1,4-полиизопрен..
Длинную молекулу каучука можно было бы наблюдать непосредственно при помощи современных микроскопов, но это не удается, так как цепочка слишком тонка: диаметр ее, соответствующий диаметру одной молекулы, составляет примерно 2-10-10 м. Если макромолекулу каучука растянуть до предела, то она будет иметь вид зигзага, что объясняется характером химических связей между атомами углерода, составляющими скелет молекулы.
Звенья молекулы каучука могут вращаться не беспрепятственно в любом направлении, а ограниченно -- только вокруг одинарных связей. Тепловые колебания звеньев заставляют молекулу изгибаться, при этом концы ее в спокойном состоянии сближены.
При растяжении каучука концы молекул раздвигаются и молекулы ориентируются по направлению растягивающего усилия. Если устранить усилие, вызвавшее растяжение каучука, то концы его молекул вновь сближаются и образец принимает первоначальную форму и размеры.
Молекулу каучука можно представить себе как круглую, незамкнутую пружину, которую можно сильно растянуть, разведя ее концы. Освобожденная пружина вновь принимает прежнее положение. Некоторые исследователи представляют молекулу каучука в виде пружинящей спирали.
Качественный анализ показывает, что каучук состоит из двух элементов -- углерода и водорода, то есть, относится к классу углеводородов. Первоначально принятая формула каучука была C5H8, но она слишком проста для такого сложного вещества как каучук. Определение молекулярной массы показывает, что она достигает нескольких сот тысяч (150 000 -- 500 000). Каучук, следовательно, природный полимер.
Экспериментально доказано, что в основном макромолекулы натурального каучука состоят из остатков молекул Изопрена, а сам натуральный каучук -- природный полимер цис-1,4-полиизопрен. Структурная формула его такова:
Молекула натурального каучука состоит из нескольких тысяч исходных химических групп (звеньев), соединенных друг с другом и находящихся в непрерывном колебательно-вращательном движении. Такая молекула похожа на спутанный клубок, в котором составляющие его нити местами образуют правильно ориентированные участки.
Основной продукт разложения каучука -- углеводород, молекулярная формула которого однозначна с простейшей формулой каучука. Это изопрен (2-метил-1,3-бутадиен):
Можно считать, что макромолекулы каучука образованы молекулами изопрена. Представим этот процесс схематично. Сначала за счет разрыва двойных связей происходит соединение двух молекул изопрена
При этом свободные валентности средних углеродных атомов (2 и 3) смыкаются и образуют двойные связи в середине молекул, ставших теперь уже звеньями растущей цепи.
К образовавшейся частице присоединяется следующая молекула изопрена:
Подобный процесс продолжается и далее. Строение образующегося каучука может быть выражено формулой:
Мы уже встречались с полимерами, макромолекулы которых представляют собой длинные цепи атомов. Однако они не проявляют такой эластичности, какую имеет каучук. Чем же объясняется это его особое свойство?
Молекулы каучука, хотя и имеют линейное строение, не вытянуты в линию, а многократно изогнуты, как бы свернуты в клубки. При растягивании каучука такие молекулы распрямляются, образец каучука от этого становится длиннее. При снятии нагрузки, вследствие внутреннего теплового движения, звенья молекулы возвращаются в прежнее свернутое состояние, размеры каучука сокращаются. Если же каучук растягивать с достаточно большой силой, то произойдет не только выпрямление молекул, но и смещение их относительно друг друга -- образец каучука может порваться.
Похожие статьи
-
Физические и химические свойства натурального каучука - Натуральные и синтетические каучуки
Натуральный каучук -- аморфное, способное кристаллизоваться твердое тело. Природный необработанный (сырой) каучук -- белый или бесцветный углеводород. Он...
-
Природные каучуконосы - Натуральные и синтетические каучуки
Слово "каучук" происходит от двух слов языка тупи-гуарани: "кау" -- дерево, "учу" -- течь, плакать. "Каучу" -- сок гевеи, первого и самого главного...
-
Каучуки -- натуральные или синтетические материалы, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых...
-
Одно дерево бразильской гевеи в среднем, до недавнего времени, было способно давать лишь 2-3 кг каучука в год; годовая производительность одного гектара...
-
Синтетический каучук - Синтетический каучук
Синтетический каучук в промышленном масштабе впервые получен в 1931 году в СССР по способу С. В.Лебедева. На полузаводской установке было получено 260 кг...
-
Сбор латекса и производство натурального каучука - Натуральные и синтетические каучуки
Это высокое стройное дерево может достигать 45 метров в высоту при 2,5--2,8 м в обхвате. Родиной гевеи является бассейн Амазонки -- великой водной...
-
Каучук натуральный (НК) - природный полимер 1,4-цис-полиизопрен, получаемый из натурального латекса коагуляцией (осаждением) кислотами. Синтетические...
-
Алкены и циклоалкены (олефины и циклоолефины) Алкены встречаются в нефти довольно редко, тогда как алкины вообще не встречаются. Однако алкены и алкины в...
-
Строение природных полимеров, Каучук - Фенолформальдегидная смола. Антиоксиданты
Не все представители данного класса веществ устроены одинаково. Так, природные и синтетические полимеры могут существенно различаться. Их молекулы...
-
История открытия. - Синтетические каучуки, история открытия, важнейшие виды
Европа впервые узнала о каучуке в XVI веке. Христофор Колумб привез его из Америки вместе с многими другими диковинками. Во время стоянки кораблей у...
-
Ионная полимеризация, Катионная полимеризация - Синтетический каучук
Если в радикальной полимеризации активным центром является радикал, то в ионной - ионы. Полимеризация, при которой ее активный центр - заряд иона -...
-
Химический состав стекла, Схема строения стекла - Производство стекла
Схема строения стекла Карбонат кальция, подобно соде, при сплавлении с песком взаимодействует с ним, образуя силикат кальция и двуокись углерода. При...
-
Важнейшие виды синтетического каучука - Синтетические каучуки, история открытия, важнейшие виды
Вышерассмотренный бутадиеновый каучук бывает двух видов: стереорегулярный и нестереорегулярный. Стереорегулярный бутадиеновый каучук применяют главным...
-
В настоящее время химическая промышленность производит много различных видов синтетических каучуков, превосходящих по некоторым свойствам натуральный...
-
Современное значение теории химического строения им. Бутлерова - Русский ученый А. М. Бутлеров
С тех пор как А. М.Бутлеровсоздал свою теорию химического строения органических соединений прошло больше ста пятидесяти лет. За это время наука вообще и...
-
Формулировка закона, данная Д. И. Менделеевым, не могла быть точной и полной с современной точки зрения так как она соответствовала состоянию науки на...
-
КАУЧУК І ГУМА, ДЖЕРЕЛА НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКУ, ВЛАСТИВОСТІ КАУЧУКУ - Каучук і гума
Каучук - речовина, що одержується з каучуконосних рослин, що ростуть у тропіках і утримуючих молочну рідину (латекс) у коренях, стовбурі, гілках, чи...
-
ПРИРОДНЫЕ ВОДЫ И ИХ СОСТАВЫ - Химические свойства и строение воды
Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, содержанием 1 млрд. 375 млн. кубических...
-
Моющие вещества (МВ) составляют основу всех СМС и определяют их свойства; это мицеллообразующие поверхностно-активные вещества, благодаря которым...
-
Термическая деструкция (пиролиз) Пиролизом называется термический распад полимера при высоких температурах. Термический распад полимера может начинаться...
-
Каучук Каучук Натуральный (НК) - природный полимер 1,4-цис-полиизопрен, получаемый из натурального латекса коагуляцией (осаждением) кислотами....
-
В количественном отношении белки занимают первое место среди всех содержащихся в живой клетке макромолекул; на их долю приходится не менее половины...
-
Арены, Толуол - формула, строение - Арены. Толуол
Арены или ароматические углеводороды - это соединения, молекулы которых содержат устойчивые циклические группы атомов (бензольные ядра) с особым...
-
Введение - Синтетический каучук
Ученые добились успеха и сегодня более одной трети резины, производимой в мире, изготовляется из синтетического каучука. Каучук и резина внесли огромный...
-
СТРОЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ - Аминокислоты и ферменты
В природе существуют как простые, так и сложные ферменты. Первые целиком представлены полипептидными цепями и при гидролизе распадаются исключительно на...
-
Основы новой теории сформулировал 1861 г. профессор Казанского университета Александр Бутлеров. В химии к тому времени уже значительное распространение...
-
История открытия тиосульфата натрия, Строение молекулы и ее влияние на свойства - Тиосульфат натрия
Имя и время открытия тиосульфата натрия нам не известны. Во всяком случае в истории химии об этом не упоминается. Но в конце XVII и в начале XVIII века,...
-
Полисахариды - Биологическое значение и строение углеводов
Некоторые углеводы представляют собой природные полимеры, состоящие из многих сотен и даже тысяч моносахаридных звеньев, входящих в состав одной...
-
ОАО "Казанский завод синтетического каучука" - Татарстан
Старейшее химическое предприятие Татарстана - Казанский завод синтетического каучука - был пущен в эксплуатацию 17 ноября 1936 года и с первых же лет...
-
Заключение, Список использованной литературы - Синтетический каучук
Народнохозяйственное значение каучука (являющегося основной составной частью резины) очень велико. Громадные и все возрастающие количества каучука...
-
Впервые в мире синтез изопрена из изобутилена и формальдегида в промышленном масштабе был осуществлен в СССР В 1964-1965 гг. В 1917 г. голландский химик...
-
Газов в гомологическом ряду нет. Это жидкости. Начиная с С12Н25ОН до С20Н41ОН - маслообразные и с С21Н43ОН -- твердые вещества. Ткип СН3ОН=65 °С, Ткип...
-
Создание теории химического строения - Русский ученый А. М. Бутлеров
Первое публичное выступление А. М. Бутлерова по теоретическим вопросам органической химии относится к концу 50-х годов: его доклад на заседании...
-
Пластичными массами называют материалы, полученные на основе полимеров, содержащие различные добавки и способные под влиянием температуры и давления,...
-
Полимеризация - это процесс получения ВМС, при котором молекула полимера образуется путем последовательного присоединения молекул мономера...
-
Вещество [Co] Лиганды и Комплексообразователь Координационное число 6 Для комплексов с координационным числом 6 характерно октаэдрическое расположение...
-
Развитие учения о строении вещества - Строение вещества
В основе структурной химии лежит химическая атомистика Дж. Дальтона, согласно которой Любой химический индивид стоит из совокупности молекул, обладающих...
-
Классификация. - Полимерные соединения
По происхождению полимеры делятся на природные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные, и синтетические, например полиэтилен,...
-
1. В результате линейной комбинации две атомные орбитали (АО) формируют две молекулярные орбитали (МО) - связывающую, энергия которой ниже, чем энергия...
-
В 1947 году Андрианов К. А. показал, что кремнийорганические соединения, содержащие функциональные гидроксильные группы у атома кремния (диэтилсиландиол,...
Состав и строение натурального каучука - Натуральные и синтетические каучуки