Dieniniai angliavandeniliai. Natūralus ir sintetinis kaučiukas

 Dieniniai angliavandeniliai Natūralus ir sintetinis kaučiukas REFERATAS Parengė J.Kaušpėdaitė, 11A Dieniniai Angliavandeniliai Junginiai, kurių anglies atomų grandinėje yra 2 dvigubos jungtys, vadinami dienais. Tokio tipo angliavandeniliai su atvira grandine vadinami alkadienais, o su cikline – cikloalkadieniais. • Izomerija. Nomenklatūra ir klasifikacija. Bendra alkadienų formulė CnH2n-2 (kaip ir acetileninių angliavandenilių). Vadinasi, junginiai su 2 dvigubomis jungtimis izomeriški junginiams su 1 triguba jungtimi. Dieninių junginių izomeriją savo ruoštu sąlygoja anglies skeleto sandara ir dvigubų jungčių padėtis. Kiekvienos dvigubos jungties padėtis pavadinimuose pažymima skaičiumi. Prieš galūnę –enas, simbolizuojančią dvigubą jungtį, rašomas graikiškas skaitvardis di – taip susidaro galūnė –dienas. Dauguma dieninių angliavandenilių turi trivalinius pavadinimus. Pateikiame keletą pavyzdžių (skliausteliuose nurodyti trivialiniai pavadinimai): CH2=C=CH-CH3 1,2-butadienas HC-CH || || 1,3-ciklopentadienas HC CH \ / CH2 CH2=CH-CH2-CH2 -CH=CH2 1,5-heksadienas (dialilas) CH2=C-CH=CH2 \ 2-metilbutadienas-1,3 (izoprenas) CH3 Pačios dvigubos jungtys molekulėje ir jų padėtis viena kitos atžvilgiu turi įtakos junginių savybėms. Ši įtaka ypač didelė, kaip dvigubos jungtys yra arti viena kitos. Atsižvelgiant į dvigubų jungčių tarpusavio padėtį, dieniniai angliavandeniliai skirstomi į: a) dienus su kumuliuotomis dvigubomis jungtimis; jų dvigubos jungtys yra greta viena kitos (1,2 padėtyse): C=C=C CH2=C=CH2 Kumuliuotos dvigubos propadienas Jungtys (alenas) Šio tipo junginiai nepatvarūs ir mažai ištirti; b) dienus su konjuguotomis dvigubomis jungtimis; pavyzdžiui, su dvigubomis jungtimis 1,3 padėtyse: C=C-C=C CH2=CH-CH=CH2 konjuguotos dvigubos 1,3-butadienas jungtys (divinilas) c) dienus su izoliuotomis dvigubomis jungtimis. Jų dvigubos jungtys astskirtos vienu arba daugiau anglies atomų: C=C-(Cn)-C=C CH2=CH-CH2-CH=CH2 Izoliuotos dvigubos 1,4-penktadienas jungtys Junginiai, kurių molekulėse dvigubos jungtys atskirtos viena nuo kitos, savo cheminėmis savybėmis nesiskiria nuo alkenų. Jų prijungimo reakcijos vyksta taip pat, kaip ir reaguojant olefinams, tik toks skirtumas, kad reakcijoje gali dalyvauti dvi reagento molekulės. Tokių juginių dvigubos jungtys reaguoja nepriklausomai viena nuo kitos, todėl jos vadinamos izomerais. ▪ Junginiai su konjuguotomis dvigubomis jungtimis. Konjuguotų dvigubų jungčių prigimtis.Tipiškas junginys su konjuguotomis dvigubomis jungtimis yra butadienas-1,3 CH2=CH-CH=CH2. Butadieno molekulėje visi anglies atomai yra sp2 hibridizacijos būklėje ir guli vienoje plokštumoje. Molekulinė orbitalė sudaryta iš keturių, lygiagrečių viena kitai π elektronų orbitalių. Šios orbitalės statmenos anglies atomų branduolių plokštumai. Sąveikaujant dviejų konjuguotų jungčių judriems π elektronų debesims, atsiranda bendras π elektronų debesis, gaubiantis visus keturis anglies atomus. π elektronai ne sujungti poromis tam tikrose jungtyse, o delokalizuoti t.y. pasiskirstę po visą konjugacinę sistemą, po visas jungtis – paprastas ir keliagubas. Didžiausias elektroninis tankis susidaro tarp 1-2 ir 3-4 anglies atomų, mažiausias – tarp 2 ir 3 atomų. Dėl konjuguotų jungčių tarpusavio sąveikos šiek tiek pasikeičia tarpbranduoliniai atstumai. Centrinės jungties ilgis mažesnis už paprastos σ (sigma) jungties ilgį, o keliagubos jungtys šiek tiek ilgesnės už paprastas dvigubas jungtis (paprastos C-C jungties ilgis lygus 0,154nm, o paprastos dvigubos jungties – 0,133nm): 0,136nm 0,136nm C=C—C=C 0,148nm Taigi matome, jog trys jungtys, jungiančios keturis anglies atomus, nėra tikrai paprastos, nei tikrai dvigubos. Konjugcija sąlygoja anglies atomų, sujungtų σ (sigma) jungtimis, tam tikrą dvigubą jungimąsi (nesveikaskaitė keliaguba jungtis). Norint tiksliau atvaizduoti butadienio sandarą, rašoma ne paprasta formulė, o punktyrinėmis linijomis parodoma, kaip pasiskirstę π elektronai tarp visų C-C jungčių: CH2 ——CH——CH——CH2 Susidaranat konjuguotims jungtims, sumažėja molekulės energija, todėl junginiai su konjuguotomis dvigubomis jungtimis yra patys patvariausi dienai. Konjuguotų dienų cheminės savybės. Junginys su konjuguota dviguba jungtimi – tai vientisa elektroninė sistema, t.y. du nesotieji centrai, veikią kaip viena visuma. Esant konjugutoms dviguboms jungtims prijungimo reakcijos gali vykti dvejopai: elementai gali prisijungti sistemos galuose, 1,4 padėtyse, tarp 2 ir 3 atomų susidarant naujai dvigubai jungčiai, arba vienos iš dvigubų jungčių vietoje - tada antroji jungtis lieka nepaliesta. Pirmasis prijungimo tipas vadinamas 1,4 prijungimu, antrasis – 1,2 prijungimu. Pavyzdžiui, prisijungus chlorui prie butadienio, susidaro du produktai: Cl2 CH2Cl—CH=CH—CH2Cl 1,4-dichlorbutenas-2 CH2=CH-CH=CH2— CH2Cl—CHCl—CH=CH2 1,2-dichlorbutenas-3 Panagrinėsime prijungimo prie konjuguotos sistemos eigą, imdami pavyzdžiu butadienio sąveiką su chloro vandeniliu. Kaip ir visos paprastos prijungimo prie dvigubos anglis-anglis jungties rakcijos, prijungimo prie konjuguotos jungties procesas vyksta pagal elektrofilinį mechanizmą. Pirmiausia dvigubos jungties π elektronai prisijungia protoną (pirmoji stadija). Prijungimo vietą nusako Markovnikovo taisyklė. 1 2 3 4 H+ 1 2 3 4 CH2=CH-CH=CH2 → CH3-CH-CH=CH2 Susidariusiame karbokatijone teigiamas krūvis nėra susikoncentravęs vien tik prie anglies C2, nes greta teigiamo krūvio yra dviguba jungtis su judriais π elektronais. Dėl traukos π elektronai persistumia į molekulių centrą, o krūvis persikelia prie C4 atomo, nes šis atomas, atsitraukus nuo jo dvigubai jungčiai, netenka elektrono. Taip atsiranda karbokatijonas CH3-CH=CH-CH2. Vienok dėl sąveikos tarp teigiamo krūvio ir dvigubos jungties π elektronų šis karbokatijonas gali vėl virsti pradiniu katijonu su teigiamai elektringu C2 atomu. Matyt, pastoviausia būklė yra tarpinė tarp kraštinių būklių, išreikštų abiem formulėmis. Tai sąlygiškai atvaizduojama taip: užrašomos abi formulės ir abi sujungiamos dvipuse rodykle: + + CH3-CH-CH=CH2 ↔ CH3-CH=CH-CH2 Struktūros, kuriose tikrasis elektronų pasiskirstymas yra tarpinis tarp išreikšto paprastomis formulėmis, vadinamos mezomerinėmis, o formulės, ribojančios nezomerijos būklę,- ribinėmis. Susidariusiame karbokatijone teigiamas krūvis nėra lokalizuotas, t.y. jis nepriklauso tik kuriam nors vienam atomui. Jo 2 ir 4 anglies atomams trūksta elektronų, ir chloro jonas gali prisijungti prie bet kurio iš jų (antroji stadija): + + CH3-CH-CH=CH2 ↔ CH3-CH=CH-CH2 ↓+Cl- ↓+Cl- CH3-CHCl-CH=CH2 CH3-CH=CH-CH2Cl 1,2-prijungimas 1,4-prijungimas (apie 80%) (apie 20%) Analogiškai prisijungia ir kiti halogenų vandeniliai, chloras ir bromas bei, kataliziškai hidrinant, vandenilis.Reakcijos eiga (vienos ar kitos krypties pirmumas) priklauso šiuo atveju nuo reagento prigimties ir reakcijos sąlygų. Keleta pavyzdžių: Cl2 CH2=CH-CH=CH2— CH2Cl-CHCL-CH=CH2 (50%) CH2Cl-CH=CH-CH2Cl (50%) Vandenilis prie butadiene, žiurint kokios sąlygos, gali prisijungti arba 1,2, arba 1,4 padėtyse: H2/Pd CH2=CH-CH=CH2— CH3-CH2-CH=CH2 CH3-CH=CH-CH3 C2H5OH+Na Konjuguotas ciklinis dienas ciklopentadienas prisijungia bromą tik į 1,4 padėtį: HC—CH HC = CH ║ ║ Br2 │ │ HC CH —→ BrHC CHBr \ / \ / CH2 CH2 Labai svarbi cheminės sintezės reakcija yra dienų sintezė – aleknų prijugimas (1,4 prijungimas) prie konjuguotų sistemų (Dilso_Alderio reakcija, 1928m.).Dienai reaguoja su junginiu, turinčiu aktyvią dvigubą jungtį,- su dienofilu: CH2 CH2 ║ / \ H—C CH2 HC CH2 │ + ║ ║ │ H—C CH2 HC CH2 ║ \ / CH2 CH 2 Cikloheksenas Ciklohekseno išeiga maža. Tačiau, jeigu denofilas – ne etilenas, o junginys, kuriam yra grupė, aktyvuoajnti dvigubą jungtį (nitrilo, aldehidinė, anhidrido ir kt.), tai reakcija vyksta greitai ir švelniomis sąlygomis. Išnagrinėtoji reakcija svarbi greitai ir šešianarių ciklų sintezeim bet ir dieniniams angliavandeniliams atpažinti. Būdingas dienofilas – reagentas konjuguotai dvigubai jungčiai atpažinti - yra malerino rūgšties anhidridas: O HC—C ║ O HC—C O Junginiai su kojunguotomis dvigubomis jungtimis linkę polimerintis. Pavyzdys – butadieno polimerizacija; vyksta 1,4 prijungimas: CH2=CH—CH=CH2+CH2=CH—CH=CH2+CH2=CH—CH=CH2+…→…-CH2—CH=CH—CH2—CH2—CH=CH—… Polimerizacijos reakcijos labai svarbios – jas atliekant, gaminami įvairūs sintetiniai kaučiukai. ▪ Butadienas, izoprenas, ciklopentadienas. Butadienas-1,3 (divinilas) – pirmasis ir svarbiausias konjuguotų dienų homologinės eilės narys. Tai lengvai suskystinamos, būdingo nemalonaus, kvapo dujos (virimo temp. -4,5oC). Butadieną laboratorijoje patogu gauti N.Zelinsko metodu, leidžiant ciklohekseno garus pro įkaitintą spiralę: CH2 CH2 HC CH2 500 oC HC ║ │ │ + CH2=CH2 HC CH2 HC CH2 CH2 Palyginus su anksčiau nagrinėta dienų sinteze, tai iš esmės yra atgalinis procesas. Butadieną aukštoje temepratūroje galima gauti iš kitų angliavandenilių. Todėl jo visuomet yra prduktuose, gautuose, aukštoje temperatūroje perdirbant naftą. Pramonei butadieno reikia labai daug, nes jis yra žaliava sintetiniam kaučiukui gaminti. Jam gauti taikomi šie būdai: 1. S. Lebedevo metodas. Etanolio garai 400oC temp. Leidžiami virš katalizatoriaus, sudaryto iš Al2O3, ZnO ir kai kurių priemaišų – aktyvatorių: 400-500 oC 2C2H5OH —→ CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2. Be pagrindinių reakcijos produktų, proceso metu išsiskiria daugelis kitų medžiagų, rodančių, kad reakcija daug sudėtingesnė, negu matyti iš užrašytos lygties. Butadienas labai lengvai polimerinasi į polibutadieną (sintetinį kaučiuką). Tarybų Sąjungoje Lebedevo surasta butadieno ir polibutadieno sintezė sudarė sintetinio kaučiuko gamybos pagrindą. 2. Naftos krekingo butano ir butileno frakcijų dehidrinimas arba butano, gauto iš naftos gręžinių, dehidrinimas: CH3-CH2-CH2-CH3 — CH3-ch=ch-ch3 -2H CH2=CH-CH2-CH3 Tai labai perpsektyvus pramoninis butadieno gamybos būdas. Kasmet Tarybų Sąjungoje šiuo metodu gaminami vis didesni butadienio kiekiai. 3. Sintezė iš acetileno. Tose šalyse, kur nėra gausių naftos šaltinių, butadienas dažniausiai sintetinamas iš acetileno. Kondensuojant acetileną su formaldehidu, gaunamas butindiolis (dihidroksilis acetileninis alkoholis). Jis toliau hidrinamas iki butandiolio, iš kurio, atėmus dvi vandens molekules, gaunamas butadienas: -2H2O CH=CH + 2CH2O → HOCH2-C≡C-CH2OH + 2H2 → HOCH2-CH2-CH2-CH2OH Butindiolis Butandiolis CH2=CH-CH=CH2 Metilbutadienas-1,3 (izoprenas) – skystis, virimo temp. 34 oC. Gametoje izopreno nerandama, bet junginiai, kurių anglies skeletas sudarytas iš izopreno vientų, plačiai palitę augalų ir gyvūnų pasaulyje. Jie vadinami izopreniniais junginiais. Tokių junginių tipui priklauso ir natūralus kaučiukas – gamtinis polimeras, sudarytas iš izopreno molekulių grandinės. Kiti svarbūs izopreniniai junginiai yra terpenai. Grynas izoprenas pirmą kartą buvo gautas, kaitinant natūralūjį kaučiuką, neprieinant orui (sausoji destiliacija). Dabartiniu metu žinoma daugiau kaip 20 jo sintezės metodų, bet pramonėje taikoma tik keletas: 1. Izopreno dehidrinimas (550 oC; sumažinus slėgį): Cr3O3/Al2O3 CH3-CH-CH2-CH3 CH2=C-CH=CH2 │ │ CH3 CH3 Izopentanas išskiramas iš naftos frakcijų arba gaunamas, kataliziškai izomerinant normalųjį pentaną. 2. Propileno dimerizacija, paskui izomerizacija ir metano atskėlimas: (C3H7)3Al SiO2/Al2O3; 200 oC 2CH3-CH=CH2 CH2=C-CH2-CH2-CH3 CH3-C=CH-CH2- │ │ CH3 CH3 HBr; 750 oC CH3 CH2=C-CH=CH2+CH4 │ CH3 Ciklopentadienas -1,3 – skystis, virimo temp. 42,5 oC. Susidaro, vykstant naftos angliavandenilių pirolizei, koksuojant akmens anglį. Jį galima susintetinti iš 1,2-dibromciklopentano, stipriais šarmais atskeliant bromo vandenilį: HC-CH BrHC-CHBr ║ ║ │ │ KOH (alkoh .tirp.) HC CH H2C CH2 -2HBr CH2 CH2 Ciklopentadienas labais svarbus cheminėje sintezėje. Jis lengvai polimerinasi ir paprastai būna patvariausio dimerio pavidalo. Reakcija vyskta pagal dienų sintezės schemą. Ciklopentadieno dimeras šildomas skyla į 2 nomero molekules. Būdinga ciklopentadieno savybė, skirianti jį nuo kitų junginių, turinčių dvigubas jungtis, yra jo CH2 grupės vandenilio atomų rūgštinis pobūdis; šiuos atomus gali pakeisti metalas. Reaguojant ciklopentadienui su metaliniu natriu verdančiame ksilole, susidaro natrio ciklopentadieniliatas C5H5Na. Natūralus ir sintetinis kaučiukas Natūralus kaučiukas yra tampri amorfinė masė, gaunama iš augalo kaučiukmedžio syvų (latekso). Labiausiai žinomas kaučiukmedis – hevėja. Jos tėvynė yra Brazilijos tropiniai miškai. Mažesniais kiekiais kaučiuko yra ir kituose, daugiausia tropiniuose, augaluose. XVIII amžiuje kaučiuko pavyzdžiu buvo atvežta į Europą, bet šia medžiaga nebuvo itin susidomėta. Tik 1823m. Irlandas Mak Intošas atrado būdą audiniams įmirkyti kaučiuku ir pradėjo iš tokių audinių gaminti neperšlampančius lietpalčius. Dar ir dabar išradėjo vardu lietpalčiai kartais vadinami „makintošais“. Tokių lietpalčių kokybė buvo neaukšta: karštą dieną kaučiukas pasidarydavo lipnus, žiema gi – kietas ir trapus. Kaučiukas pramoniniu mastu pradėtas vartoti nuo 1839m., kai, apdorojus siera žalią kaučiuką (vulkanizacija), buvo pagaminta guma – medžiaga, pasižyminti gerai žinomomis savybėmis, iš kurių svarbiausia eleastingumas (tamprumas). Nuo to laiko prasidėjo spartus kaučiuko perdirbimo pramonės augimas. Greitai daugiausia kaučiuko pradėjo reikalauti automobilių pramonė, antroje vietoje – elektrotechninė pramonė ir įvairių techninių guminių dirbinių gamyba. Tiriant chemines kaučiuko savybes, buvo nustayta, kad tai tipiškas nesotus junginys: kaučiukas prijungia bromą, bromo vandenilį, taip pat hali būti kataliziškai hidrinamas. Sausai distiliuojant, t.y šildant be oro, kaučiukas skyla, susidarant dieniniam angliavandeniliui – izoprenui (2-metilbutadienas-1,3): CH3 │ CH2=C-CH=CH2 Šiuolaikinį požiūrį apie kaučiuko sandarą pirmasis pagrinė S.Hariesas. Jis rėmėsi ozonavimo reakcija. Nuo to laiko šia reakcija chemikai dažnai naudojasi nesotiems junginiams tirti. Ozonuodamas kaučiuką, S.Hariesas gavo levulino aldehidą CH3—CO—CH2—CH2—CHO. Tai įrodo, jog kaučiukas – linijinis polimeras, kuriame izopreno molekulės sujungtos viena su kita pagal 1,4 prijungimo schemą: Panaudojant ultracentrifuginį ir kitus stambiamolekulinių medžiagų molekulines masės nustatymo būdus, rasta, kad natūralaus kaučiuko markomolekulės yra sudaryto iš 19tūkst.- 44tūkst. Tarpusavyje susijungusiu izopreno molekulių. Gamtinį kaučiuką, kaip ir kai kurias kitas polimerines medžiagas, sudaro įvairaus ilgio molekulių mišinys. Natūralus kaučiukas yra polimerų homologų mišinys, t.y. mišinys molekulių su įvairia molekuline mase – nuo 50tūkst. Iki 3mln. Pagrindinę masę sudaro frakcijos, kurių molekulinė masė didesnė kaip milijonas. Izopreno polinkis polimerintis, veikiant ultravioletiniams spinduliams ir cheminiais reagentais, buvo žinomas dar praėjusio šimtmečio pabaigoje. Savaime aišku, jog bandymų atgamintinatūralų kaučiuką, polimerinant izopreną netrūko. Tačiau daugiau kaip 50metų šie badymai buvo nesėkmingi. Nesėkmių priežastis paaiškėjo tik paskutiniajame dešimtmetyje, nustačius visas kaučiuko struktūros detales. Natūralus kaučiukas – linijinis izopreno polimeras, pasižymintis ne tik griežtai reguliaria sandara, bet ir tam tikra konfigūracija prie dvigubos jungties. Kaučiukas turi 1,4-poliizopreno su ciskonfigūracijos polimerine gradine sandarą: Susintetinti kaučiuką todėl yra sunku, kad reikia sudaryti šią griežtai reguliarią (ne išsišakojusią) ciskonfigūracijos grandinę. Dėl akivaizdaus izopreno ryšio su kaučiuku buvo atlikta daugybė bandymų gauti kaučiuką, polimerinant izopreną. Iš izopreno į kaučiuką panašią masę pirmieji gavo I.Ostromyslenskis ir S.Lebedevas. Tčiau jų gautos medžaigos kokybė pasirodė visiškai nepatenkinama. Taip pat buvo aišku, jog, net ir gavus kokybišką medžiagą, reikės nugalėti dar naują sunkumą: dideliais kiekiais gauti pigų izopreną. Tai vertė mokslininkus tyrinėti lengviau gaunamų dienų polimerizaciją. Dar šimtemčio pradžioje I. Kondakovas nustatė, jog polimerinant izopreno homologą 2,3-dimetilbutadieną-1,3, galima gauti į kaučiuką panašią masę. I. Kondakovo atradimu buvo pasinaudota Vokietijoje pirmojo pasaulinio karo metais; 2,3-dimetilbutadienas-1,3 buvo gaminamas iš acetono: Polimerinant gauto „metilkaučiuko“ kokybė buvo bloga. Iš jo pagamintų padangų rida būdavo ne didesnė kaip 300km, o pagamintų iš natūralaus kaučiuko padangų rida – 16000km; kameros suktrūkdavo po kelių šimtų kilometrų. Pasibaigus kurui ir sumžėjus pareikalavimui, šios rūšies sintetinio kaučiuko gamyba buvo nutraukta. Tarybu Sąjungoje angliavandenilių dienų polimerizacija tyrinėjo S. Lebedevas. 1926m. TSRS Liaudies Ūkio Aukščiausioji Taryba paskelbė tarptautinį konkursą sintetinio kaučiuko gamybos būdui sudaryti; beveik po 2 įtempto darbo metų chemikų grupė, vadovaujama S. Lebedevo, pristatė žiuri 2kg sintetinio kaučiuko ir jo gavimo metodo aprašymą. S. Lebedevo darbas konkurse ngavo pirmąją ir vienintelę premiją. Buvo nuspręsta, remiantis jo pasiūlytu metodu, pradėti projektuoti pirmą pasaulyje stambią sintetinę kauciuko gamyklą. Jau 1931m. Bandomajame fabrike buvo gauti pirmieji 260kg sintetinio kaučiuko, o po metų pradėjo veikti du sintetinio kaučiuko fabrikai. Žaliava sintetiniam kaučiukui gaminti S. Lebedevo būdu yra etilo alkoholis. Veikiamas Lebedevo sudaryto katalizatoriaus (aliuminio, cinko ir kai kurių kitų metalų oksido mišinio), etilo alkoholis kartu dehidratuojasi ir dehidrinasi, susidarant butadieniui: 2C2H5OH → CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2 Butadienas išvalomas nuo nesureagavusio etilo akoholio bei daugelio šalutinių produktų polimerinamas, veikiant metaliniu natriu. Polimerizacija vyksta ne tik 1,4 padėtyse, bet ir 1,2 padėtyse, todėl gaunama ne griežtai linijinė, bet šakota makromolekulė: Punktyrais atskirtos viena nuo kitos butadieno monomerų grandys. Tik pokariniu metu buvo išmokata atlikti stereospecifinę (t.y. susidarant griežtai reguliariai erdvinei formai) butadieno 1,4-polimerizaciją, vartojant metalų organinius katalizatorius. Butadieninio kaučiuko kokybė labai pagerėjo. Stereoreguliarus butadienis kaučiukas, panašiai kaip ir natūralus izopreninis kaučiukas, turi ciskonfigūracijos polimerinę grandinę: Pastaruoju metu pasikeitė ir pramoninio sintetinio kaučiuko žaliavos bazė. Atsisakyta maistinės žaliavos (grūdų, bulvių), ir pradinė žalaiava – etilo alkoholis – pradėtas sintetinti iš etileno arba medienos hidrolizės produktų. Vis plačiau taikomas tiesioginis perėjimas iš butano ir butileno (naftos krekingo dujos) į butadieną dehidrinimo būdu. Butadieninis sintetitinis kaučiukas buvo pimrasis kaučiukas, pradėtas gaminti pramoniniu mastu daugelyje šalių.1937m-1940m. Butadieninio kaučiuko gamyba buvo pradėta Vokietijoje ir JAV. Šios rūšies sintetitnis kaučiukas neprarado savo reikšmės ir dabar (ypač stereoreguliaraus polimero pavidalu), bet greta jo gaminamas ir kitų rūšių sintetinis kaučiukas. Pirmiausia tai butadieno kopolimerai su kitais monomerais: stirolu, akrilo nitrilu, metilvinilpridinu. Sparčiai vystosi gamyba stereoreguliaraus izopreninio kaučiuko, savybėmis ir sanadara visiškai atitinkančio natūralųjį. Reikalingas gamybai zioprenas gaunamas kataliziškai dehidrinant izopentaną ir kitais būdais. Pramoninę reikšmę turi ir chloropreninis sintetinis kaučiukas, kurio žaliava yra acetilenas. Chloroprenas savo sandara primena izopreną, tik jame vietoj metilo grupės yra chloras. Polimerizuojant chloropreną padėtyje 1,4, gaunamas šios struktūros polimeras: ...—CH2-C=CH-CH2-CH2-C=CH-CH2-CH2-C=CH-CH2—… │ │ │ Cl Cl Cl Chloropreninio kaučiuko molekulinė masė didesnė kaip 100 tūkst. Gaminiai iš šios medžiagos pralenkia natūralųjį kaučiuką atsparumu šviesai ir šilumai, naftos produktų veikimui. Be to, chloropreninis kaučiukas nedegus (jame yra 40% chloro). Pastaruoju metu gaminamas įvairiausių rūšių sintetinis kaučiukas. Taip gaunamos labai vertingos medžiagos, ppatenkinančios konkrečius reikalavimus. Išsipildo pranašingi S. Lebedevo žodžiai: Siekimu gauti kaučiukus, pasižyminčius skirtingomis savybėmis, galima paaiškinti tai, jog jau 1960m. Pasaulinė sintetinio kaučiuko gamyba beveik pasidarė lygi natūralaus kaučiuko gavybai. Nuo 1963m. Iki 1973m. sintetinio kaučiuko gamyba padidėjo iš 2,5karto. Šiuo metu daugiau kaip 70% viso kaučiuko yra sintetinis. Gaminant gumą, kaučiukas vulkanizuojamas, paskui sumaišomas su įvairiais priedais, gerinančiais kokybę,- užpildais, senėjimą stabdančiomis medžiagomis, dažais ir kt. Pirmaisiais XX amžiaus dešimtmečiais kaučiukas buvo vientintelė tos rūšies medžiaga, be kurios negalima buvo įsivaizduoti automobilių transporto, aviacijos, elektrotechnikos ir radiotechnikos, daugelio butinių dirbinių gamybos. Pastaruoju metu kaučiukas neteko savo monopolinės padėties: atsirado kitų sintetinių polimerų, sėkmingai pakeičiančių kaučiuką daugelyje sričių. Guma skirstoma į: • bendrosios paskirties, eksploatuojamą nuo -50 iki +150°C temperatūroje (padangos, avalynė, diržai, amortizatoriai ir kt.); • termiškai atsparią, vartojamą ilgalaikiam darbui, kai temperatūra aukštesnė kaip 150°C (lėktuvų, mašinų, elektros variklių ir kitos detalės); • atsparią šalčiui; • atsparią chemiškai ozonui, deguoniui, rūgštims, šarmams, įvairių druskų tirpalams ir kitoms medžiagoms; • atsparią tepalams (benzinui, žibalui, naftai); • akytą, vartojamą šilumai izoliuoti; • atsparią radiacijai (iš jos gaminamos rentgeno ir kitų aparatų detalės); • dielektrinę (ja izoliuojami kabeliai). CH3 CH3 CH3 CH3 │ H2O │ kondensacija │ │ Cl-Si-Cl → HO-Si-OH HO-Si-O-Si-O-... │ │ -H2O │ │ CH3 CH3 CH3 CH3 Pagal tokią schemą gaunamas metilsiloksaninis kaučiukas, kurio ypač vertinga savybė yra termostabilumas. Guma, gaunama iš silicio organinio kaučiuko, yra elastinga nuo-60° iki +25°C temperatūros. Ji pasižymi labai geromis elektros izoliacijos savybėmis, atspari cheminiams reagentams. Skysti polisiloksanai vartojami kaip termostabilūs tepalai. Audinys, popierius ar medis, įmirkyti polisiloksanais, įgyja savybę atstumti vandenį. IŠVADOS Kaučiukas — elastingas stambiamolekulis junginys. Veikiamas išorinių jėgų, jis įgauna suteikiamą formą, nustojus veikti šioms jėgoms - grįžta į pradinę būklę. Kaučiukas elastingas, nes jo makromolekulės yra spiralės formos. Tempiamos molekulės išsitiesia, o atleistos - susisuka. Kaučiuko sudėtis ir struktūra. Natūralus kaučiukas yra stambiamolekulinis nesotus angliavandenilis – izopreno polimeras (C5H8)n. Jo struktūra: —CH2—C=CH—CH2— │ CH3 n Polimerizacijos koeficientas n šioje formulėje nepastovus. Hevėjos kaučiuko jis apytiksliai lygus 2500. Vadinasi, kaučiuko molekulinė formulė yra (C5H8)2500, o vidutinė molekulės masė 170 000. Natūralaus kaučiuko ir gumos savybės. Fizikines ir mechanines natūralaus kaučiuko savybes nulemia jo struktūra. Siūlo pavidalo išlenktos ilgos kaučiuko molekulės sugeba tempiamos išsitiesti, o nustojus tempti, grįžta į pradinę padėtį. Tačiau kaučiuko tamprumas pasireiškia tik tam tikrose temp. ribose. Kaučiukas tirpsta benzine, benzole, anglies disulfide ir kt. Skysčiuose, sudarydamas klampius tirpalus, vartojamus kaip klijai. Vandenyje, alkoholyje, acetone kaučiukas nebrinksta ir netirpsta. Pramonėje iš žaliavinio kaučiuko, sumaišyto su įvairiomis medžiagomis, vulkanizacijos metodu gaunamas vulkanizuotas kaučiukas – guma. Kaučiuko ir Gumos pramonės vystymas. Daugiausia kaučiukų ir gumos reikia aviaciajai ir autotransportui. Be jos neišsiverčiama ir kitose pramonės šakose, žemės ūkyje, buityje. Didėja ne tik reikalingo kaučiuko bei gumos kiekis, bet ir jų gaminių asortimentas. Guminiai gaminiai naudojami įvairiomis sąlygomis. Pagrindiniai gumos pramonės uždaviniai yra naujų žaliavų monomerams gaminti suradimas ir sintezės metodų tobulinimas. Paplitimas gamtoje. Gamtinis kaučiukas gaunamas iš kai kurių augalų sulčių (latekso) ir vartojamas daugiausia gumos pramonėje.Iš kaučiukojų didžiausią pramoninę reikšmę turi hevėja; tai labai a ukštas medis, augantis Brazilijoje. Hevėjos lateksas turi 34-37% kaučiuko koloidinio tirpalo pavidalu. Gutaperčia. Ji randama gutaperčinių medžių į pieną panašiose sultyse. Gutaperčia mažiau elastinga, negu kaučiukas. Karštame vandenyje ji plastiška ir labai gera izoliacinė medžiaga. Kaučiuko ir gutaperčios skirtingos savybės paaiškinamos jų molekulių skirtinga erdvine struktūra. Kaučiukas yra cis izomeras, o o gutaperčia – trans. LITERATŪRA 1. Potapovas V., Tatarinčik S., 1977, Organinė chemija. Vilnius. 477p. 2. Vasiučenka S., 1973, Chemija. Vilnius. 272p. 3. Baltrušis R., Degutis J., Dienys G., Jasinskas L., 1969, Organinė chemija. Vilnius. 379p. 4. Stanišauskaitė A., 2005, Organinė chemija. Kaunas.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!