Конфигурация макромолекулы - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Конфигурация макромолекулы. Доклад-сообщение содержит 82 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Конфигурация макромолекулы Локальная изомерия (изомерия положения) – Возникает из-за возможности присоединения мономеров к растущей цепи полимера в процессе синтеза по различным вариантам: Для оценки характера соединения составных звеньев в цепь иногда условно выделяют головную часть («голова») и хвостовую («хвост») часть. Составное звено – CH2 – CHX -, то возможны варианты – CH2 – CHX – CH2 – CHX – («голова» к «хвосту»); – CH2 – CHX – CHX – CH2– («хвост» к «хвосту»); – CHX – CH2 – CH2 – CHX – («голова» к «голове»); – CHX – CH2 – CHX – CH2 – («хвост» к «голове»).

Слайд 2

Описание слайда:

Цис-транс изомерия Характерна для группы полимеров, имеющих в цепи двойные связи

Слайд 3

Описание слайда:

Оптическая изомерия (стереоизомерия) Характерна для полимеров, имеющих (псевдо)асимметрические атомы углерода

Слайд 4

Описание слайда:

Конформация макромолекул Конформация – это форма, которую приобретают макромолекулы данного конфигурационного состава под действием теплового движения или физических полей Виды конформации:

Слайд 5

Описание слайда:

Конформация "клубок" Представляет собой хаотично свернутую цепь Конформация "глобула" Представляет собой плотно заполненную атомами частицу, образующими в ней макромолекулу. Содержание полимера значительно выше, чем в клубке Конформация "спираль"

Слайд 6

Описание слайда:

Реакции синтеза макромолекул Полимеризация с раскрытием кратных связей В реакциях этого типа способны вступать мономеры, содержащие кратные связи:

Слайд 7

Описание слайда:

Полимеризация с раскрытием цикла В реакции этого типа способны вступать мономеры, имеющие термодинамически неустойчивые циклы – состоящие из 3,4 или > 6 атомов углерода, обычно содержащие гетероатом.

Слайд 8

Описание слайда:

Поликонденсация и полиприсоединение Поликонденсация – ступенчатый процесс взаимодействия молекул, содержащих функциональные группы, приводящий в результате химического взаимодействия этих групп к образованию полимера (может сопровождаться выделением низкомолекулярного вещества – воды, спирта, аммиака, и.т.д.) Поликонденсация - это процесс синтеза высокомолекулярных соединений, в котором рост макромолекул происходит путем химического взаимодействия исходных молекул друг с другом, с реакционноспособными группами n-меров, накапливающихся в ходе реакции, а также молекул n-меров между собой.

Слайд 9

Описание слайда:

гетерополиконденсациия участвуют разнородные молекулы – получение полиэтиленгликольтерефталата (лавсана)

Слайд 10

Описание слайда:

гомополиконденсациия участвуют однородные молекулы - получение поликапролактана (капрона)

Слайд 11

Описание слайда:

Радикальная полимеризация Радикальной полимеризацией называется цепная реакция, протекающая через образование свободных радикалов.

Слайд 12

Описание слайда:

Как всякая цепная реакция, полимеризация состоит в основном из трех элементарных реакций: Как всякая цепная реакция, полимеризация состоит в основном из трех элементарных реакций: 1) образование активного центра; 2)рост цепи; 3) обрыв цепи.

Слайд 13

Описание слайда:

Общая характеристика элементарных актов цепной полимеризации (ПМ) не отличается от тех же стадий цепных процессов 1. Реакция образования активных центров всегда требует затраты большого количества энергии и протекает медленно. 2. Рост цепи отличается малой энергией активации, и скорость этой реакции очень велика, тепловой эффект всегда положительный. 3. Реакция обрыва цепи также характеризуется небольшой энергией активации и протекает с достаточно высокой скоростью.

Слайд 14

Описание слайда:

Мономеры, способные вступать в реакции радикальной полимеризации В реакции радикальной полимеризации способны вступать мономеры винилового ряда (идет раскрытие связи С=С)

Слайд 15

Описание слайда:

Слайд 16

Описание слайда:

6) некоторые циклические структуры: обычно вступают в реакции как сомономеры, гомополимеризации обычно не происходит. Пример: - ангидрид малеиновой кислоты не способен к гомополимеризации, но легко сополимеризуется.

Слайд 17

Описание слайда:

Слайд 18

Описание слайда:

Пример реакции полимеризации с раскрытием цикла:

Слайд 19

Описание слайда:

7) мономеры диенового ряда (бутадиен и его производные):

Слайд 20

Описание слайда:

СH2=CH–CH=CH2 полимеризуется; СH2=C(Ph)–CH=CH2 полимеризуется в 10 раз быстрее дивинила; (Ph)CH=CH–CH=CH2 полимеризуется с трудом; (Ph)CH=CH–CH=CH(Ph) не полимеризуется

Слайд 21

Описание слайда:

Относительная активность производных дивинила в полимеризации

Слайд 22

Описание слайда:

Слайд 23

Описание слайда:

с очень неустойчивыми циклами:

Слайд 24

Описание слайда:

Полимеризация Полимеризацией называется реакция соединения мономерных молекул с раскрытием двойной (или тройной) связи, которая не сопровождается выделением побочных продуктов и протекает без изменения состава реагирующих веществ, т.е. элементный состав мономера и полимера одинаков.

Слайд 25

Описание слайда:

Процесс полимеризации является цепной реакцией, состоящей из трех элементарных актов: Образования активного центра на мономере Роста цепи Обрыва цепи В зависимости от характера активных центров, инициирующих цепной процесс, различают: Радикальную полимеризацию Ионную полимеризацию

Слайд 26

Описание слайда:

Радикальная полимеризация Активными центрами являются свободные радикалы. В зависимости от способа образования свободных радикалов инициирование может быть: Термическим (нагрев) Фотохимическим (квант света) Радиационным (под воздействием ускоренных электронов Химическим (инициаторы) – в качестве инициаторов применяют пероксиды, гидропероксиды.

Слайд 27

Описание слайда:

Реакции могут осуществляться различными способами, но соблюдается следующая принципиальная схема процесса. A1A1* Образование активного центра А1*+А1А2* А2*+А1А3* Рост цепи Аn-1*+А1Аn* Аn*А2 – Обрыв цепи, где A1 – молекула мономера; А1* - активный центр; А2*, А3* … Аn-1*, Аn* - растущая цепь; Аn – молекула полимера

Слайд 28

Описание слайда:

Инициирование реакции полимеризации (образование свободных радикалов)

Слайд 29

Описание слайда:

Инициирование реакции полимеризации (взаимодействие радикала с мономером)

Слайд 30

Описание слайда:

Слайд 31

Описание слайда:

Слайд 32

Описание слайда:

Слайд 33

Описание слайда:

Слайд 34

Описание слайда:

Соединения, имеющие в своем составе азогруппу

Слайд 35

Описание слайда:

Слайд 36

Описание слайда:

1. Способность инициатора распадаться без образования радикалов. 1. Способность инициатора распадаться без образования радикалов. 2. Возможность протекания реакции передачи цепи на инициатор. 3. Возможность протекания побочных реакций, в которых участвует радикал с образованием малоактивных радикалов или вообще неактивных веществ.

Слайд 37

Описание слайда:

Эффективность инициаторов Побочные реакции с участием радикалов перекиси бензоила (а) [2С6Н5СО•] → [С6Н5СООС6Н5 + СО2]; (б) С6Н5• + 2С6Н5СОО• → С6Н5СООС6Н5; (в) С6Н5• + С6Н5• → (С6Н5)2.

Слайд 38

Описание слайда:

Эффективность инициирования f= отношение числа радикалов, инициирующих полимеризацию к общему числу радикалов

Слайд 39

Описание слайда:

Характеристика некоторых инициаторов

Слайд 40

Описание слайда:

Скорость инициирования представляет собой скорость распада с учетом эффективности инициирования: Скорость инициирования представляет собой скорость распада с учетом эффективности инициирования: где f – эффективность инициирования – выражается в долях (т. е. 0<f<1) Инициатор считается хорошим, если f > 0.5. Скорость распада, в свою очередь, зависит от концентрации инициатора: поэтому выражение для скорости инициирования принимает вид:

Слайд 41

Описание слайда:

Влияние температуры на ход процесса Константа скорости распада зависит от температуры по уравнению Аррениуса

Слайд 42

Описание слайда:

Обратным процессу распада является процесс рекомбинации образовавшихся в системе радикалов. Рекомбинация может протекать в окружении молекул мономера, образовавшегося полимера или растворителя. Это явление называется эффектом клетки

Слайд 43

Описание слайда:

Окислительно-восстановительные системы Реактив Фентона: Персульфат – Fe2+:

Слайд 44

Описание слайда:

Инициаторы - комплексы металлов переменной валентности

Слайд 45

Описание слайда:

Инициирование под действием различных излучений Радиационная химия - может идти инициирование под действием γ-излучения Фотохимия: Инициирование осуществляется при облучении видимым или ультрафиолетовым светом: Скорость инициирования в этом случае зависит от интенсивности падающего света:

Слайд 46

Описание слайда:

Сенсибилизаторы группа соединений, не имеющих связей, способных к разрыву, но, поглотив энергию, они передают ее другим соединениям, сами при этом не распадаясь Общая схема действия сенсибилизаторов:

Слайд 47

Описание слайда:

РОСТ ЦЕПИ Полимерная цепь растет в результате взаимодействия мономера с первоначально образовавшимся или растущим радикалом А1*+А1А2* А2*+А1А3* Рост цепи Аn-1*+А1Аn* где A1 – молекула мономера; А1* - активный центр; А2*, А3* … Аn-1*, Аn* - растущая цепь

Слайд 48

Описание слайда:

Рост цепи

Слайд 49

Описание слайда:

Обрыв цепи Обрыв цепи при радикальной полимеризации может происходить различными путями: реакции рекомбинации и диспропорционирования макрорадикалов, реакции передачи цепи через полимер, мономер, растворитель, инициатор, примеси и т.п.

Слайд 50

Описание слайда:

Обрыв цепи при радикальной полимеризации может происходить различными путями: реакции рекомбинации и диспропорционирования макрорадикалов, реакции передачи цепи через полимер, мономер, растворитель, инициатор, примеси и т.п. В большинстве случаев причиной обрыва являются реакции рекомбинации и диспропорционирования Обрыв цепи при радикальной полимеризации может происходить различными путями: реакции рекомбинации и диспропорционирования макрорадикалов, реакции передачи цепи через полимер, мономер, растворитель, инициатор, примеси и т.п. В большинстве случаев причиной обрыва являются реакции рекомбинации и диспропорционирования

Слайд 51

Описание слайда:

Обрыв цепи (рекомбинация)

Слайд 52

Описание слайда:

Обрыв цепи (диспропорционирование)

Слайд 53

Описание слайда:

Скорость реакции обрыва зависит от концентрации радикалов в системе

Слайд 54

Описание слайда:

Скорость процесса определяется диффузией Скорость процесса определяется диффузией Макрорадикалам нужно сблизиться и развернуться в нужном направлении (2 стадии). Лимитирующей стадией является не поступательная диффузия клубка, а диффузия конца цепи. Таким образом, константа обрыва в разбавленных растворах полимера не зависит от длины цепи.

Слайд 55

Описание слайда:

Гель-эффект

Слайд 56

Описание слайда:

Гель-эффект При полимеризации винильных мономеров вязкость системы изменяется на много порядков. Когда она возрастает на 4–5 порядков, что означает 15–25 % превращения, скорость полимеризации многих мономеров самопроизвольно увеличивается. Этот эффект получил название гель-эффекта.

Слайд 57

Описание слайда:

Передача цепи на полимер

Слайд 58

Описание слайда:

Образование разветвленной структуры

Слайд 59

Описание слайда:

Передача цепи через молекулу мономера: через молекулу растворителя: через молекулу инициатора:

Слайд 60

Описание слайда:

Ингибиторы – вещества, добавление которых к мономеру, вызывает полное прекращение полимеризации. Замедлители - вещества, введение которых в мономер приводит к уменьшению скорости полимеризации и одновременно к понижению молекулярной массы образующегося полимера.

Слайд 61

Описание слайда:

Механизм действия ингибиторов

Слайд 62

Описание слайда:

Лучше всего механизм действия ингибитора изучен на примере гидрохинона

Слайд 63

Описание слайда:

Кислород играет двойную роль в процессе ингибирования. Ингибирующее действие: R• + O2→R-O-O• Инициирование полимеризации:

Слайд 64

Описание слайда:

Слайд 65

Описание слайда:

Доля радикалов инициатора, фактически участвующих в инициировании и определяемых скоростью V/, называется эффективностью инициирования f и равна f = V/ / Vин . Доля радикалов инициатора, фактически участвующих в инициировании и определяемых скоростью V/, называется эффективностью инициирования f и равна f = V/ / Vин . Так как Kин<< K/, то скорость инициирования определяется скоростью распада инициатора, и, следовательно, Vин =2 Kин f [ I ].

Слайд 66

Описание слайда:

Скорость инициирования

Слайд 67

Описание слайда:

Слайд 68

Описание слайда:

Скорость превращения мономера есть, практически, скорость роста. Скорость превращения мономера есть, практически, скорость роста. Vр= Кр [ M* ] [ M ], где [ M* ] – концентрация макрорадикалов; [ M ] – концентрация мономера; Кр – константа скорости роста цепи.

Слайд 69

Описание слайда:

При обрыве цепи в системе активные радикалы исчезают или заменяются малоактивными радикалами, неспособными присоединять молекулы мономера. Обрыв цепи при радикальной полимеризации, в основном, происходит в результате бимолекулярных реакций растущих макрорадикалов по схеме диспропорционирования или рекомбинации. При обрыве цепи в системе активные радикалы исчезают или заменяются малоактивными радикалами, неспособными присоединять молекулы мономера. Обрыв цепи при радикальной полимеризации, в основном, происходит в результате бимолекулярных реакций растущих макрорадикалов по схеме диспропорционирования или рекомбинации.

Слайд 70

Описание слайда:

Слайд 71

Описание слайда:

Слайд 72

Описание слайда:

Скорость обрыва цепи: Vобр= Кобр [ M* ]2 .

Слайд 73

Описание слайда:

КИНЕТИКА РАДИКАЛЬНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ Допущения: 1. Реакционная способность радикалов, образующихся в процессе ПМ, не зависит от длины цепи; 2. Радикальная цепь участвует только в реакции с мономером, доля всех побочных процессов ничтожно мала; 3. Для вывода кинетических уравнений воспользуемся принципом стационарного состояния введенным Боденштейном.

Слайд 74

Описание слайда:

Принцип стационарного состояния Боденштейна Скорость реакции в стационарном состоянии равна скорости роста цепи:

Слайд 75

Описание слайда:

Длина кинетической цепи – среднее число молекул мономера, приходящихся на один образовавшийся активный центр

Слайд 76

Описание слайда:

Длина кинетической цепи обратно пропорциональна концентрации радикалов или скорости полимеризации. Она при постоянной температуре определяется природой мономера и не зависит от способа инициирования.

Слайд 77

Описание слайда:

Общая скорость полимеризации равна скорости расходования мономера на стадии роста и идентична скорости роста цепи: Общая скорость полимеризации равна скорости расходования мономера на стадии роста и идентична скорости роста цепи: Vобщ= Vр Кр [ M* ] [ M ]. (1)

Слайд 78

Описание слайда:

Vин = Vобр , Vин = Vобр , т.е. 2Kин f [ I ] = Kобр [ M*]2, где [ M* ] = Vин.1/2 / Kоб.1/2 . Подставив [ M* ] в уравнение (1): Vр = ( Кр / Kобр1/2 ) Vин1/2 [M] = = ( Кр / Kобр1/2 ) ( 2Kин f ) 1/2 [ I ] 1/2 [M], обозначив ( Кр / Kобр1/2 ) ( 2Kин f ) 1/2 = K, запишем Vр = K [ I ] 1/2 [M] __ общее кинетическое уравнение радикальной полимеризации

Слайд 79

Описание слайда:

Средняя степень полимеризации определяется соотношением скорости роста и суммарной скорости обрыва P = Vр / Vобр = Кр [ M* ] / (Kобр [ M*]2 ), подставим [ M*] = Vин1/2 / Kобр1/2 , получим: Кр Kобр1/2 [ M ] P = Кр Kобр1/2 [ M ] / Vин1/2 = ___________________ ( 2Kин f ) 1/2 [ I ] 1/2 Объединив все константы величиной К1 , находим: P = К1[ M ] / [ I ] 1/2

Слайд 80

Описание слайда:

Влияние основных факторов на полимеризацию винильных соединений С повышением температуры скорость полимеризации возрастает, а молекулярная масса полимера уменьшается. Wp=Kp[M][R] Wp=Kобр[R]2 Давление, как правило, увеличивает скорость и степень полимеризации.

Слайд 81

Описание слайда:

Чем больше концентрация инициатора, тем выше скорость полимеризации, но ниже молекулярная масса образующегося полимера. С увеличением концентрации мономера повышается скорость полимеризации и увеличивается средняя степень полимеризации.