Пластический обмен. Фотосинтез — что это, определение и ответ

Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм) – совокупность реакций синтеза сложных органических соединений в клетке.

Гетеротрофные организмы строят собственные органические вещества из органических компонентов пищи. Гетеротрофная ассимиляция сводится, по существу, к перестройке молекул.

Органические вещества пищи (белки, жиры, углеводы) → пищеварение → простые органические молекулы (аминокислоты, жирные кислоты, моносахара) → биологические синтезы → макромолекулы тела (белки, жиры, углеводы).

Автотрофные организмы способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических молекул, потребляемых из внешней среды. Выделяют два вида автотрофного питания: фотосинтез и хемосинтез. В этих процессах образуются сначала простые органические молекулы, которые затем, в результате биологического синтеза, формируют сложные макромолекулы.

Неорганические вещества (углекислый газ, вода) → фотосинтез/хемосинтез → простые органические молекулы (аминокислоты, жирные кислоты, моносахара) → биологические синтезы → макромолекулы тела (белки, жиры, углеводы).

Фотосинтез ‒ синтез органических соединений из неорганических за счёт энергии солнечного света.

  • Характерен для растений, цианобактерий и эвглены зелёной.

  • Ведущую роль в процессах фотосинтеза играют фотосинтезирующие пигменты, обладающие уникальным свойством ‒ улавливать свет и превращать его энергию в химическую.

  • Фотосинтезирующие пигменты представляют собой довольно многочисленную группу белковоподобных веществ. Главным является пигмент хлорофилл, встречающийся у всех фототрофов.

  • Фотосинтезирующие пигменты встроены во внутреннюю мембрану пластид у эукариот или во впячивания цитоплазматической мембраны у прокариот.

Схема фотосинтеза

Процесс фотосинтеза подразделяется на реакции, вызываемые светом, и реакции, связанные с фиксацией углерода. Их называют световой и темновой фазами.

1. Световая фаза – это этап, на котором энергия света, поглощенная хлорофиллом, преобразуется в электрохимическую энергию в цепи переноса электронов.

Реакции, вызываемые светом, происходят на фотосинтетических мембранах гран хлоропластов при участии белков-переносчиков и АТФ-синтетазы:

1. возбуждение электронов хлорофилла квантами света и их переход на более высокий энергетический уровень;

2. фотолиз (разложение) воды, происходящий при участии квантов света:

2Н2О → 4Н+ + 4е— + О2;

3. восстановление акцепторов электронов — НАДФ+ до НАДФ • Н

2Н+ + 4е— + НАДФ+ → НАДФ • Н.

Данный процесс происходит внутри тилакоидов — складках внутренней мембраны хлоропластов.

Важно! Происходит только на свету

Результатами световой фазы являются:

— фотолиз воды с образованием свободного кислорода,

— синтез АТФ,

— восстановление НАДФ+ до НАДФ • Н

2. Темновая фаза — процесс преобразования (фиксации) СО2 в глюкозу в строме (пространстве между гранами) хлоропластов с использованием энергии АТФ и НАДФ • Н.

  • Происходит в строме хлоропласта (пространстве между гранами).

  • Здесь происходит фиксация углекислого газа, из которого синтезируется глюкоза. Также реакции автотрофной фиксации углекислого газа называют циклом Кальвина. Реакция: СО2 + Н2О = C6H12O6.

  • СО2 и Н2О ‒ это простые вещества, поэтому соединить их вместе очень сложно. Нужно много энергии. Здесь происходит затрата АТФ из световой фазы и НАДФ-Н2.

Основные процессы темновой фазы:

Важно! Темновая фаза так названа, не потому что происходит ночью, а потому что ей не нужен свет. Ей нужны только СО2, вода и АТФ. Если все это имеется, она может идти и на свету, и в темноте.

Суммарное уравнение фотосинтеза

6СO2+6H2O+Свет → C6H12O6+6O2

(Углекислый газ + Вода + Свет = Углеводы (глюкоза) + Кислород)

Появление фотосинтеза сыграло большую роль в эволюции органического мира.

Значение фотосинтеза в природе

  1. В процессе фотосинтеза, кроме моносахаридов (глюкоза и др.), которые превращаются в крахмал и запасаются растением, синтезируются мономеры других органических соединений – аминокислоты, глицерин и жирные кислоты. Таким образом, фототрофы обеспечивают себя и все живое на Земле необходимыми органическими веществами и кислородом.

  2. Атмосфера насыщается кислородом.

  1. Из атмосферы поглощается углекислый газ, который мог бы вызвать парниковый эффект (перегрев Земли).

Влияние появления фотосинтезирующих организмов на дальнейшую эволюцию жизни на Земле

  1. Фотосинтезирующие организмы создают питание для гетеротрофов, это способствовало эволюции животных.

  2. Накопление в атмосфере кислорода привело к возникновению кислородного дыхания – самого выгодного способа энергетического обмена.

  3. Возникновение озонового экрана уменьшило поток солнечной радиации, падающей на землю, и позволило организмам выйти из океана на сушу.

*Прочитайте темы “Пластический обмен. Хемосинтез” и выполните тестирование.

тест для подготовки к ЕГЭ

  1. Установите последовательность процессов, протекающих на каждом этапе энергетического обмена в клетках животных.

1) расщепление гликогена до глюкозы 2) полное окисление пировиноградной кислоты

3) поступление органических веществ в клетку 4) гликолиз, образование 2 молекул АТФ

  1. На каком из этапов энергетического обмена синтезируются 2 молекулы АТФ?

1) гликолиза 2) подготовительного этапа

3) кислородного этапа 4) поступления веществ в клетку

  1. Установите соответствие между характеристикой и видом обмена веществ.

ХАРАКТЕРИСТИКА ВИД ОБМЕНА

А) расщепление жиров в тонком кишечнике 1) пластический

Б) синтез гликогена из глюкозы в печени 2) энергетический

В) потребление АТФ в процессе синтеза полимеров

Г) окисление органических веществ с выделением углекислого газа

Д) образование в мышцах молочной кислоты

  1. Установите соответствие между признаками обмена веществ у человека и его этапами.

ПРИЗНАКИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ ЭТАПЫ ОБМЕНА

А) вещества окисляются 1) пластический обмен

Б) вещества синтезируются 2) энергетический обмен

В) энергия запасается в молекулах АТФ

Г) энергия расходуется

Д) в процессе участвуют рибосомы

Е) в процессе участвуют митохондрии

  1. Растительная клетка, как и животная, получает энергию в процессе

1) окисления органических веществ 2) биосинтеза белка

3) синтеза липидов и углеводов 4) образования иРНК

  1. Чем пластический обмен отличается от энергетического?

1) энергия запасается в молекулах АТФ 2) запасённая в молекулах АТФ энергия расходуется

3) органические вещества синтезируются 4) происходит расщепление органических веществ

5) конечные продукты обмена – углекислый газ и вода 6) в результате реакций обмена образуются белки

  1. На мембранах каких органоидов клетки располагаются ферменты, участвующие в энергетическом обмене?

1) эндоплазматической сети 2) комплекса Гольджи

3) митохондрий 4) хлоропластов

  1. Обмен веществ между клеткой и окружающей средой регулируется

1) плазматической мембраной 2) эндоплазматической сетью

3) ядерной оболочкой 4) цитоплазмой

  1. Окисление органических веществ с освобождением энергии в клетке происходит в процессе

1) биосинтеза 2) дыхания 3) выделения 4) фотосинтеза

  1. Какие процессы происходят на  этапах энергетического обмена?

  2. Благодаря пластическому обмену растительный организм обеспечивается

1) органическими веществами 2) минеральными солями

3) углекислым газом 4) кислородом

  1. Какое число молекул АТФ синтезируется клеткой на этапе анаэробного расщепления одной молекулы глюкозы?

1) 18 2) 2 3) 36 4) 38

  1. На каком этапе энергетического обмена глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты?

1) кислородном 2) подготовительном 3) гликолиза 4) фотолиза

  1. В результате какого процесса окисляются липиды?

1) энергетического обмена 2) пластического обмена 3) фотосинтеза 4) хемосинтеза

  1. На подготовительном этапе энергетического обмена

1) синтезируются молекулы АТФ 2) энергия запасается в молекулах углеводов

3) вся энергия рассеивается в виде тепла 4) энергия расходуется на синтез полимеров

  1. Какова последовательность процессов энергетического обмена в клетке?

1) расщепление биополимеров до мономеров

2) лизосома сливается с частицей пищи, содержащей белки, жиры и углеводы

3) расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты и синтез двух молекул АТФ

4) поступление пировиноградной кислоты в митохондрии

5) окисление пировиноградной кислоты и синтез 36 молекул АТФ

  1. В процессе пластического обмена в клетках синтезируются молекулы

1) белков 2) воды 3) АТФ 4) неорганических веществ

  1. Обмен веществ в клетке состоит из процессов

1) возбуждения и торможения 2) пластического и энергетического обмена

3) роста и развития 4) транспорта гормонов и витаминов

  1. Значение энергетического обмена в клеточном метаболизме состоит в том, что он обеспечивает реакции синтеза

1) энергией, заключённой в молекулах АТФ 2) органическими веществами

3) ферментами 4) минеральными веществами

  1. Взаимосвязь пластического и энергетического обмена проявляется в том, что

1) пластический обмен поставляет органические вещества для энергетического

2) энергетический обмен поставляет кислород для пластического

3) пластический обмен поставляет минеральные вещества для энергети­ческого

4) пластический обмен поставляет воду для энергетического

  1. Каковы конечные продукты подготовительного этапа энергетического обмена?

1) мочевина и молочная кислота 2) триглицериды и аммиак

3) аминокислоты и глюкоза 4) углекислый газ и вода

  1. Пластический обмен в клетке характеризуется

1) распадом органических веществ с освобождением энергии

2) образованием органических веществ с накоплением в них энергии

3) всасыванием питательных веществ в кровь

4) перевариванием пищи с образованием растворимых веществ

  1. В ходе пластического обмена происходит

1) окисление глюкозы 2) окисление липидов

3) синтез неорганических веществ 4) синтез органических веществ

  1. Установите соответствие между характеристикой энергетического обмена веществ и его этапом.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБМЕНА ЭТАПЫ ОБМЕНА

А) происходит в цитоплазме 1) подготовительный

Б) происходит в лизосомах 2) гликолиз

В) вся освобождаемая энергия рассеивается в виде тепла

Г) за счет освобождаемой энергии синтезируются 2 молекулы АТФ

Д) расщепляются биополимеры до мономеров

Е) расщепляется глюкоза до пировиноградной кислоты

  1. Все реакции синтеза органических веществ в клетке происходят с

1) освобождением энергии 2) использованием энергии

3) расщеплением веществ 4) образованием молекул АТФ

  1. В клетке при окислении органических веществ энергия запасается в молекулах

1) аденозинтрифосфорной кислоты 2) белков 3) липидов 4) нуклеиновой кислоты

  1. Окисление органических веществ в организме человека происходит в

1) лёгочных пузырьках при дыхании

2) клетках тела в процессе пластического обмена

3) процессе переваривания пищи в пищеварительном тракте

4) клетках тела в процессе энергетического обмена

  1. На подготовительной стадии энергетического обмена исходными веществами являются

1) аминокислоты 2) полисахариды 3) моносахариды 4) жирные кислоты

  1. В процессе фотосинтеза главную роль играют

1) хромосомы 2) хлоропласты 3) хромопласты 4) лейкопласты

  1. Наибольшее количество энергии освобождается при расщеплении молекул

1) белков 2) жиров 3) углеводов 4) нуклеиновых кислот

  1. Верны ли следующие суждения об обмене веществ?

А.  Пластический обмен представляет собой совокупность реакций расщепления органических веществ в клетке, сопровождающихся выделением энергии.

Б. Хлорофилл растительных клеток улавливает солнечную энергию, которая аккумулируется в молекулах АТФ.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения 4) оба суждения неверны

  1. В растительные клетки, в отличие от клеток животных, в процессе обмена веществ из окружающей среды поступают

1) белки 2) углекислый газ и вода 3) углеводы 4) липиды

  1. В клетках каких организмов содержится в десятки раз больше углеводов, чем в клетках животных?

1) бактерий-сапротрофов 2) одноклеточных 3) простейших 4) растений

  1. В процессе энергетического обмена

1) из глицерина и жирных кислот образуются жиры 2) синтезируются молекулы АТФ

3) синтезируются неорганические вещества 4) из аминокислот образуются белки

  1. Верны ли следующие суждения об обмене веществ?

А.  В процессе гликолиза происходят многоступенчатые ферментативные реакции превращения глюкозы в молекулы пировиноградной кислоты.

Б. Энергетический обмен представляет собой совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся синтезом АТФ.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения 4) оба суждения неверны

  1. Сколько молекул АТФ запасается в процессе гликолиза?

1) 2 2) 32 3) 36 4) 40

  1. Синтез молекул АТФ происходит в процессе

1) биосинтеза белка 2) синтеза углеводов

3) подготовительного этапа энергетического обмена 4) кислородного этапа энергетического обмена

  1. В бескислородной стадии энергетического обмена расщепляются молекулы

1) глюкозы до пировиноградной кислоты 2) белка до аминокислот

3) крахмала до глюкозы 4) пировиноградной кислоты до углекислого газа и воды

  1. При дыхании организм человека получает энергию за счет

1) окисления органических веществ 2) расщепления минеральных веществ

3) превращения углеводов в жиры 4) синтеза белков и жиров

  1. При нарушении пластического обмена клетка испытывает недостаток

1) энергии 2) белков 3) углерода 4) молекул АТФ

  1. В каких органоидах клеток человека происходит окисление пировиноградной кислоты с освобождением энергии?

1) рибосомах 2) ядрышке 3) хромосомах 4) митохондриях

  1. В процессе обмена веществ в клетке энергия АТФ может использоваться

1) для выделения углекислого газа из клетки

2) при расщеплении биополимеров

3) на поступление веществ в клетку через плазматическую мембрану

4) для образования воды на кислородном этапе энергетического обмена

  1. Установите соответствие между характеристикой энергетического обмена и его этапом.

ХАРАКТЕРИСТИКА ЭТАП ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА

А) происходит в анаэробных условиях 1) гликолиз

Б) происходит в митохондриях 2) кислородное окисление

В) образуется молочная кислота

Г) образуется пировиноградная кислота

Д) синтезируется 36 молекул АТФ

  1. Установите последовательность этапов окисления молекул крахмала в ходе энергетического обмена.

1) образование молекул ПВК (пировиноградной кислоты) 2) расщепление молекул крахмала до дисахаридов

3) образование углекислого газа и воды 4) образование молекул глюкозы

  1. Установите соответствие между характеристикой обмена веществ в клетке и его видом.

ХАРАКТЕРИСТИКА ВИД ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

А) происходит в лизосомах, митохондриях, цитоплазме 1) энергетический

Б) происходит на рибосомах, в хлоропластах 2) пластический

В) органические вещества расщепляются

Г) органические вещества синтезируются

Д) используется энергия, заключенная в молекулах АТФ

Е) освобождается энергия и запасается в молекулах АТФ

  1. Кислородное расщепление глюкозы значительно эффективнее брожения, так как при этом

1) освобождаемая энергия выделяется в виде тепла 2) синтезируется 2 молекулы АТФ  

3) синтезируется 38 молекул АТФ 4) происходит использование энергии

  1. Установите соответствие между характеристикой обмена и его видом.

ХАРАКТЕРИСТИКА ВИД ОБМЕНА

А) окисляются органические вещества 1) пластический

Б) образуются более сложные органические вещества из менее сложных 2) энергетический

В) используется энергия АТФ

Г) запасается энергия в молекулах АТФ

  1. Установите соответствие между признаком энергетического обмена и его этапом.

ПРИЗНАКИ ОБМЕНА ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИ­ЧЕС­КО­ГО ОБМЕНА

А) расщепляется пировиноградная кислота до углекислого газа и воды 1) гликолиз

Б) расщепляется глюкоза до пировиноградной кислоты 2) кислородное расщепление

В) синтезируется 2 молекулы АТФ

Г) синтезируется 36 молекул АТФ

Д) происходит в митохондриях

Е) происходит в цитоплазме

  1. В процессе пластического обмена

1) более сложные углеводы синтезируются из менее сложных

2) жиры превращаются в глицерин и жирные кислоты

3) белки окисляются с образованием углекислого газа, воды, азотсодержащих веществ

4) происходит  освобождение энергии и синтез АТФ

  1. Углекислый газ используется в качестве источника углерода в таких реакциях обмена веществ, как

1) синтез липидов 2) синтез нуклеиновых кислот 3) хемосинтез 4) синтез белка

  1. Обмен веществ и превращение энергии, происходящие в клетках всех живых организмов, свидетельствуют о том, что клетка – единица

1) строения организмов 2) жизнедеятельности организмов

3) размножения организмов 4) генетической информации

Как делают пластик? Простое пошаговое объяснение

Автор: Dr Payal Baheti

Пластик может быть «синтетическим» или «биологическим». Синтетические пластмассы получают из сырой нефти, природного газа или угля. В то время как биопластики получают из возобновляемых продуктов, таких как углеводы, крахмал, растительные жиры и масла, бактерии и другие биологические вещества.

Подавляющее большинство пластика, используемого сегодня, является синтетическим из-за простоты методов производства, связанных с переработкой сырой нефти. Однако растущий спрос на ограниченные запасы нефти вызывает потребность в новых пластмассах из возобновляемых ресурсов, таких как отходы биомассы или отходы животноводства в промышленности.

В Европе лишь небольшая часть (около 4-6%) наших запасов нефти и газа идет на производство пластмасс, а остальная часть используется для транспорта, электричества, отопления и других целей (Ref)

Большая часть Используемый сегодня пластик получают в результате следующих этапов:

1. Добыча сырья (в основном сырая нефть и природный газ, но также и уголь) — это сложная смесь тысяч соединений, которые затем необходимо перерабатывать.

2. Процесс переработки превращает сырую нефть в различные нефтепродукты – они превращаются в полезные химические вещества, включая «мономеры» (молекулы, которые являются основными строительными блоками полимеров). В процессе переработки сырая нефть нагревается в печи, которая затем направляется в дистилляционную установку, где тяжелая сырая нефть разделяется на более легкие компоненты, называемые фракциями. Одно из них, называемое нафтой, является ключевым соединением для производства большого количества пластика. Однако есть и другие средства, например, использование газа.

Рисунок 1. Графическое изображение производства пластмасс (рисунок адаптирован из ссылки)

3. Полимеризация — это процесс в нефтяной промышленности, в котором легкие олефиновые газы (бензин), такие как этилен, пропилен, бутилен (т.е. мономеры) превращаются в более высокомолекулярные углеводороды (полимеры). Это происходит, когда мономеры химически связаны в цепочки.

Существует два различных механизма полимеризации:

  1. Аддитивная полимеризация

Реакция аддитивной полимеризации – это когда один мономер соединяется со следующим (димером), а димер со следующим (тримером) и так далее. Это достигается введением катализатора, обычно пероксида. Этот процесс известен как полимеры с ростом цепи, поскольку он добавляет по одному мономерному звену за раз. Типичными примерами аддитивных полимеров являются полиэтилен, полистирол и поливинилхлорид.

  1. Конденсационная полимеризация

Конденсационная полимеризация включает соединение двух или более различных мономеров путем удаления небольших молекул, таких как вода. Также требуется катализатор для реакции между соседними мономерами. Это называется ступенчатым ростом, поскольку вы можете, например, добавить существующую цепочку к другой цепочке. Типичными примерами конденсационных полимеров являются полиэстер и нейлон.

4. Компаундирование/обработка

При компаундировании различные смеси материалов смешиваются в расплаве (смешиваются плавлением) для получения составов для пластмасс. Обычно для этой цели используют экструдер того или иного типа, за которым следует гранулирование смеси. Экструзия или другой процесс формования затем превращает эти гранулы в готовый продукт или полуфабрикат. Компаундирование часто происходит на двухшнековом экструдере, где гранулы затем перерабатываются в пластиковые предметы уникального дизайна, различного размера, формы, цвета с точными свойствами в соответствии с заранее заданными условиями, заданными в обрабатывающей машине.

…

 

Более подробная информация о том, как производится пластик, представлена ​​в следующих разделах:

  1. Полимер и пластик
  2. Что такое углеводороды?
  3. Как синтетический пластик создается из сырой нефти?
  4. Как из нафты получают пластик?
  5. Что является основным ингредиентом пластика?
  6. Какой пластик был сделан человеком первым?
  7. Что использовали до пластика?
  8. Можно ли сделать пластик без масла?

 

Все пластмассы по существу являются полимерами, но не все полимеры являются пластмассами.

Термин «полимер » и «мономер » произошли от греческих слов: где «поли» означает «много», «мер» означает «повторяющееся звено», а слово «моно» означает «один». Это буквально означает, что полимер состоит из множества повторяющихся мономерных звеньев. Полимеры представляют собой более крупные молекулы, образованные путем ковалентного соединения многих мономерных звеньев вместе в виде цепочек, подобных жемчужинам на нитке жемчуга.

Слово пластмасса происходит от слов «пластик» (лат. «способный к формованию») и «пластикос» (греч. «подходящий для формования»). Когда мы говорим о пластмассах, мы имеем в виду органические полимеры (синтетические или натуральные) с высокой молекулярной массой, смешанные с другими веществами.

Пластмассы представляют собой высокомолекулярные органические полимеры, состоящие из различных элементов, таких как углерод, водород, кислород, азот, сера и хлор. Они также могут быть получены из атома кремния (известного как силикон) вместе с углеродом; типичным примером являются силиконовые имплантаты груди или силикон-гидрогель для оптических линз.

Пластмассы состоят из полимерной смолы, часто смешанной с другими веществами, называемыми добавками.

«Пластичность» — это термин, используемый для описания свойства, характеристики и атрибута материала, который может необратимо деформироваться без разрушения. Пластичность описывает, выдержит ли полимер воздействие температуры и давления в процессе формования.

Химия позволяет нам изменять различные параметры для настройки свойств полимеров. Мы можем использовать различные элементы, изменять тип мономеров и перестраивать их по разным схемам, чтобы изменить форму полимера, его молекулярную массу или другие химические/физические свойства. Это позволяет разрабатывать пластики с правильными свойствами для конкретного применения.

 

 

Большая часть используемого сегодня пластика производится из углеводородов, получаемых из сырой нефти, природного газа и угля – ископаемого топлива.

Что такое углеводород?

Углеводороды представляют собой органические соединения (могут быть алифатическими или ароматическими), состоящие из углерода и водорода

. Алифатические углеводороды не имеют циклических бензольных колец, тогда как ароматические углеводороды имеют бензольные кольца.

Углерод ( C , атомный номер = 6) имеет валентность четыре, что означает наличие четырех электронов на внешней оболочке. Он способен соединяться с четырьмя другими электронами любого элемента периодической таблицы, образуя химические связи (в случае углеводорода он образует пару с водородом). С другой стороны, водород ( H с атомным номером = 1) имеет только один электрон на валентной оболочке, поэтому четыре из этих атомов H готовы соединиться с атомом C, образуя одинарную связь, чтобы получить молекулу C-H

4 . Молекула CH 4 называется метаном, который является простейшим углеводородом и первым членом семейства алканов. Точно так же, если два атома углерода будут связаны вместе, они могут соединиться с шестью атомами водорода, по три на каждый атом углерода, чтобы получить химическую формулу CH 3 -CH . 3 (или C 2 H 6 ), известный как этан, и ряд продолжается следующим образом.

Семейство Алкане : Метан (CH 4 ), Ethane (CH 3 -CH 3 или C 2 H 6 ), Propane (Ch 3 -CH 2 ), пропан (Ch 3 -CH 2 — 3 ), бутан (CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 ), пентатан (CH 3 -CH 2 -CH 2 -Ch 9019 2 -Ch 2 -CH 2 120120- CH 3 ), гексан, гептан, октан, нонан, додекан, ундекан и так далее.

Обратите внимание, что этот тип связи с углеродом и водородом представляет собой насыщенную связь (сигма-связь, обозначаемую как σ-связь). Также может быть ненасыщенная связь

, где присутствует пи-связь (π-связь) вместе с сигма-связью, дающей углерод-углеродные двойные связи ( алкены ), или иметь две π-связи с сигма, дающей тройную углерод-углеродную связь ( алкины ), что очень сильно зависит от типа гибридизации между элементами.

Семейство алкенов : Этилен (CH 2 =CH 2 или C 2 H 4 ), пропилен (CH 2 =CH-CH 2 ), 1-бутилен (CH 2 190 2 -1 CH =CH- СН 3 ), 2-бутилен (СН 3 -СН=СН-СН 3 ) и так далее. (Обратите внимание, что 1-бутилен и 2-бутилен являются изомерами бутилена).

Углеводороды алкиновые : Этин (CH≡CH или C 2 H 2 ), пропин (CH≡C-CH 3 ), 1-бутин (CH≡C-CH 1-CH 903 ), 2-бутин (CH 3 -CH≡CH-CH 3 ) и так далее.

Что такое ископаемое топливо и откуда оно берется?

Ископаемое топливо – это в основном сырая нефть, природный газ и уголь, состоящие из углерода, водорода, азота, серы, кислорода и других минералов (рис. 1, ссылка). Общепринятая теория состоит в том, что эти углеводороды образуются из остатков живых организмов, называемых планктонами (крошечными растениями и животными), которые существовали в юрскую эпоху. Планктоны были погребены глубже под тяжелыми слоями отложений в мантии Земли из-за сжатия из-за огромного количества тепла и давления. Мертвые организмы разлагались без доступа кислорода, что превращало их в крошечные очаги нефти и газа. Затем сырая нефть и газ проникают в породы, которые в конечном итоге накапливаются в резервуарах. Нефтяные и газовые скважины находятся на дне наших океанов и под ними. Уголь в основном происходит из мертвых растений (ссылка).

Рис. 2. Элементный состав ископаемого топлива (ссылка).

Ученые также поставили под сомнение эту теорию. Недавнее исследование Nature Geoscience , проведенное Институтом Карнеги в сотрудничестве с российскими и шведскими коллегами, показало, что органическое вещество может не быть источником тяжелых углеводородов и что они могут уже существовать глубоко в недрах Земли. Эксперты обнаружили, что этан и другие тяжелые углеводороды могут быть получены, если условия давления и температуры можно сымитировать с теми, которые существуют глубоко внутри ядра Земли. Это означает, что углеводороды могут образовываться в верхней мантии, то есть в слое Земли между корой и ядром. Они демонстрируют это, подвергая метан лазерной термообработке в верхнем слое Земли, который затем превращается в молекулу водорода, этан, пропан, петролейный эфир и графит. Затем ученые подвергли этан тем же условиям, в которых обратимость произвела метан. Приведенные выше результаты показывают, что эти углеводороды могут быть созданы естественным путем без остатков растений и животных (ссылка).

 

3. Как из сырой нефти получают синтетический пластик?

Синтетический пластик производится в нефтехимической промышленности. Когда источник нефти под поверхностью Земли идентифицирован, в породах в земле бурятся отверстия для извлечения нефти.

Добыча нефти — Нефть перекачивается из-под земли на поверхность, где используются танкеры для транспортировки нефти на берег. Бурение нефтяных скважин также может осуществляться под океаном при поддержке платформ. Насосы разных размеров могут производить от 5 до 40 литров масла за ход (рис. 1).

Переработка нефти — Нефть перекачивается по трубопроводу, длина которого может составлять тысячи миль, и транспортируется на нефтеперерабатывающий завод (рис. 1). Разлив нефти из трубопровода во время перекачки может иметь как немедленные, так и долгосрочные последствия для окружающей среды, но для предотвращения и сведения к минимуму этого риска принимаются меры безопасности.

Рисунок 3: Фракционная перегонка сырой нефти

Перегонка сырой нефти и производство нефтехимических продуктов — Сырая нефть представляет собой смесь сотен углеводородов, которая также содержит растворенные в ней некоторые твердые и некоторые газообразные углеводороды из семейства алканов (в основном это CH 4 и C 2 H 6 , но это может быть C 3 H 8 или C 4 H 10 ). Сырая нефть сначала нагревается в печи, затем полученная смесь в виде пара подается в колонну фракционной перегонки. Колонна фракционной перегонки разделяет смесь на разные отсеки, называемые фракциями. В дистилляционной колонне существует температурный градиент, когда верх холоднее основания. Смесь жидкой и паровой фракций разделяется в колонне в зависимости от их веса и температуры кипения (температура кипения – это температура, при которой жидкая фаза переходит в газообразную). Когда пары испаряются и встречаются с жидкой фракцией, температура которой ниже точки кипения пара, она частично конденсируется. Эти пары испаряющейся сырой нефти конденсируются при различной температуре в колонне. Пары (газы) наиболее легких фракций (бензин и нефтяной газ) стекают в верх колонны, жидкие фракции средней массы (керосиновые и дизельные дистилляты) задерживаются в середине, более тяжелые жидкости (называемые газойлями) отделяются ниже вниз , а самые тяжелые фракции (твердые вещества) с наиболее высокими температурами кипения остаются в основании колонны. Каждая фракция в колонке содержит углеводороды с одинаковым числом атомов углерода, молекулы меньшего размера находятся вверху, а молекулы большей длины ближе к низу колонки (ссылка). Таким образом, нефть разлагается на нефтяной газ, бензин, парафин (керосин), нафту, светлую нефть, тяжелую нефть и т. д.

После этапа дистилляции полученные углеводороды с длинной цепью превращаются в углеводороды, которые затем могут быть превращены во многие важные химические вещества, которые мы используем для получения широкого спектра продуктов, от пластика до фармацевтических препаратов.

Крекинг углеводородов является основным процессом, который расщепляет смесь сложных углеводородов на более простые низкомолекулярные алкены/алканы (плюс побочные продукты) с помощью высокой температуры и давления.

Крекинг может осуществляться двумя способами: паровой крекинг и каталитический крекинг.

Паровой крекинг использует высокую температуру и давление для разрыва длинных цепей углеводородов без катализатора, в то время как каталитический крекинг добавляет катализатор, что позволяет процессу происходить при более низких температурах и давлениях.

Сырье, используемое в нефтехимической промышленности, в основном представляет собой нафту и природный газ, образующиеся в результате нефтепереработки в нефтехимическом сырье. Паровой крекинг использует сырье из смеси углеводородов различных фракций, таких как газы-реагенты (этан, пропан или бутан) из природный газ или жидкости ( нафта или газойль ) (рис. 4).

Рисунок 4: Различные химические вещества, полученные из ископаемого топлива после переработки нефти.

(Нафта представляет собой смесь углеводородов C 5 и C 10 , полученную при перегонке сырой нефти).

Например, декановый углеводород расщепляется на такие продукты, как пропилен и гептан, где первый затем используется для производства поли(пропилена) (рис. 5).

Рис. 5. Схема крекинга декана с превращением в пропилен и гептан.

Молекулы сырья превращаются в мономеры, такие как этилен, пропилен, бутен и другие. Все эти мономеры содержат двойные связи, так что атомы углерода могут впоследствии реагировать с образованием полимеров.

Полимеризация — углеводородные мономеры затем соединяются друг с другом по механизму химической полимеризации для получения полимеров. В процессе полимеризации образуются густые вязкие вещества в виде смол, которые используются для изготовления пластмассовых изделий. Если мы посмотрим здесь на случай мономера этилена; этилен — газообразный углеводород. Когда он подвергается воздействию тепла, давления и определенного катализатора, он объединяется в длинные повторяющиеся углеродные цепи. Эти соединенные молекулы (полимер) представляют собой пластиковую смолу, известную как полиэтилен (ПЭ).

Производство пластика на основе полиэтилена – полиэтилен перерабатывается на заводе для производства пластиковых гранул. Гранулы засыпают в реактор, расплавляют в густую жидкость и отливают в форму. Жидкость остывает, затвердевает и превращается в твердый пластик, из которого получается готовый продукт. Переработка полимера также включает в себя добавление пластификаторов, красителей и антипиренов.

Типы полимеризации

Синтетический пластик производится в результате реакции, известной как полимеризация, которая может осуществляться двумя различными способами:

Полимеризация присоединением : Синтез включает соединение мономеров в длинную цепь. Один мономер соединяется со следующим и так далее, когда вводится катализатор, в процессе, известном как полимеры с ростом цепи, добавляя по одному мономерному звену за раз. Считается, что некоторые реакции аддитивной полимеризации не создают побочных продуктов, и реакцию можно проводить в паровой фазе (т.е. в газовой фазе), диспергированной в жидкости. Примеры: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и полистирол.

Конденсационная полимеризация : В этом случае два мономера объединяются в димер (две единицы) с выделением побочного продукта. Затем димеры могут соединяться, образуя тетрамеры (четыре единицы) и так далее. Эти побочные продукты необходимо удалить для успеха реакции. Наиболее распространенным побочным продуктом является вода, которая легко обрабатывается и утилизируется. Побочные продукты также могут быть ценным сырьем, которое возвращается обратно в поток сырья.

 

Примеры: нейлон (полиамид), полиэстер и полиуретан.

 

 

 

Пластик часто изготавливают из лигроина. Этилен и пропилен, например, являются основным сырьем для пластика на нефтяной основе, получаемым из нафты.

 

Что такое нафта?

Существуют различные типы нафты. Это термин, используемый для описания группы летучих смесей жидких углеводородов, полученных путем перегонки сырой нефти. Это смесь углеводородов от C 5 до C 10 .

Нафта подвергается термическому разложению при высокой температуре (~800 °C) в установке парового крекинга в присутствии паров воды, где она расщепляется на легкие углеводороды, известные как основные промежуточные продукты. Это олефины и ароматические соединения. Среди олефинов С 2 (этилен), С 3 (пропилен), С 4 (бутан и бутадиен). Ароматические соединения состоят из бензола, толуола и ксилола. Эти маленькие молекулы связаны друг с другом в длинные молекулярные цепи, называемые полимерами. Когда полимер выходит из химической фабрики, он все еще не в виде пластика — он в виде гранул или порошков (или жидкостей). Прежде чем они смогут стать пластиком для повседневного использования, они должны пройти ряд преобразований. Их месят, нагревают, плавят и охлаждают в объекты различной формы, размера, цвета с точными свойствами в соответствии с обрабатывающими трубками.

Например, для полимеризации этилена в полиэтилен (ПЭ) добавляют инициаторы для запуска цепной реакции, и только после образования ПЭ его направляют на переработку путем добавления некоторых химикатов (антиоксидантов и стабилизаторов). После этого экструдер превращает ПЭ в нити, после чего измельчители превращают его в гранулы ПЭ. Затем фабрики переплавляют их в конечные продукты.

 

 

 

Основным ингредиентом большинства пластиковых материалов является производное сырой нефти и природного газа.

Существует множество различных типов пластмасс: прозрачные, мутные, однотонные, гибкие, жесткие, мягкие и т. д.

Изделия из пластика часто представляют собой полимерную смолу, которая затем смешивается со смесью добавок (см. ). Добавки важны, поскольку каждая из них используется для придания пластику целевых оптимальных свойств, таких как прочность, гибкость, эластичность, цвет, или для того, чтобы сделать его более безопасным и гигиеничным для использования в конкретном случае (ссылка).

Тип пластика, из которого изготовлен продукт, иногда можно определить по номеру на дне пластиковой тары. Некоторые из основных типов пластика и исходный мономер приведены ниже (таблица 1). В этой таблице показаны типы пластика и мономеры, входящие в его состав.

Таблица 1. Основные типы полимеров, мономеры и их химические структуры

Идентификационный код смолы

Полимеры

Мономеры

♳

ПИТ

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ)

Этиленгликоль и диметилтерефталат

♴

ПЭВП

Полиэтилен высокой плотности

(ПЭВП)

Этилен (СН 2 =СН 2 )

*(меньшее разветвление между полимерными цепями)

♵

ПВХ

Поливинилхлорид

(ПВХ)

Винилхлорид (CH 2 = CH-Cl)

♶

ПЭНП

Полиэтилен низкой плотности

(ПЭНП)

Этилен (СН 2 =СН 2 )

*(чрезмерное разветвление)

♷

ПП

Полипропилен

(ПП)

Пропилен (CH 3 -CH=CH 2 )

♸

ПС

Полистирол

(ПС)

Стирол

♹

Другие

Другие пластмассы, включая акрил, поликарбонаты, полимолочную кислоту (PLA), волокна, нейлон

Для конкретного полимера используются разные мономеры.

Например, PLA из молочной кислоты

 

*Мономер, используемый в ПЭНП и ПЭВП, представляет собой этилен, но существует разница в степени разветвления.

 

 

 

Мезоамериканские культуры (ольмеки, майя, ацтеки, 1500 г. до н. э.) использовали натуральный латекс и каучук, чтобы сделать контейнеры и одежду водонепроницаемыми.

Александр Паркес (Великобритания, 1856 г.) запатентовал первый искусственный биопластик, названный паркезин, сделанный из нитрата целлюлозы. Паркезин был твердым, гибким и прозрачным пластиком. Джон Уэсли Хаятт (США, 1860-е гг.) разбогател на изобретении Паркса. Братья Хаятт улучшили пластичность пластика нитрата целлюлозы, добавив камфору, и переименовали пластик в Celluloid. Цель состояла в том, чтобы производить бильярдные шары, которые до этого делались из слоновой кости. Многие считают изобретение самым ранним примером искусственного биопластика (ссылка).

Первым по-настоящему синтетическим пластиком был бакелит, изготовленный из фенола и формальдегидной смолы. Лео Бэкеланд (Бельгия, 1906 г.) изобрел бакелит, который был назван «Национальным историческим химическим памятником», поскольку он произвел революцию во всех отраслях, присутствующих в современной жизни. Он обладает свойством высокой устойчивости к электричеству, теплу и химическим веществам. Обладает непроводящими свойствами, что крайне важно при конструировании электронных устройств, таких как корпуса радиоприемников и телефонов. (ссылка).

 

 

 

До рождения пластика мы использовали дерево, металл, стекло и керамику, а также материалы животного происхождения, такие как рог, кость и кожа.

Для хранения использовались формовочные глины (гончарные изделия), смешанные со стеклом, что означало, что контейнеры часто были тяжелыми и хрупкими.

Появились натуральные материалы из коры каучукового дерева — камедь (латексная смола), смесь была липкой и пластичной, но непригодной для хранения.

В 18 веке Чарльз Гудиер случайно открыл каучук — он добавил свойство, чтобы вернуться к исходной форме (ссылка).

 

 

Да, можно создать пластик из источников, отличных от нефти.

Хотя сырая нефть является основным источником углерода для современного пластика, множество вариантов производятся из возобновляемых материалов. Пластик, изготовленный без масла, продается как пластик на биологической основе или биопластик. Они сделаны из возобновляемой биомассы, такой как:

  • Лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза,
  • Терпены,
  • Растительные жиры и масла,
  • Углеводы (сахар из сахарного тростника и т.д.)
  • Переработанные пищевые отходы
  • Бактерии

Однако следует отметить, что биопластик не всегда автоматически является более устойчивой альтернативой. Биопластики различаются по способу их распада, и биопластики, как и любой другой материал, требуют ресурсов для своего производства.

Биопластики, такие как PLA, например, представляют собой биоразлагаемый материал, который будет разлагаться в определенных условиях окружающей среды, но может не разлагаться в любых климатических условиях. Поэтому требуется поток отходов пластика на основе PLA. В случае PLA это чувствительный полиэстер, который начинает разлагаться во время процедуры переработки и может в конечном итоге загрязнить существующий поток переработки пластика (ссылка).

Но биопластики могут иметь множество применений, если они разработаны с учетом надлежащего потока отходов.

Биопластики являются потенциальными материалами для изготовления одноразового пластика, необходимого для изготовления биоразлагаемых бутылок и упаковочных пленок. Например, в 2019 году исследователь из Университета Сассекса создал прозрачную пластиковую пленку из отходов рыбьей кожи и водорослей; под названием MarinaTex (Ref). Биополимеры также исследовались для медицинских применений, таких как контролируемое высвобождение лекарств, упаковка лекарств и рассасывающиеся хирургические нити (ссылка, ссылка).

Морис Лемуань (Франция, 19 лет)26) открыл первый биопластик, изготовленный из бактерий, полигидроксибутират (ПГБ) из бактерии Bacillus megaterium. Поскольку бактерии потребляют сахар, они будут производить полимеры (ссылка). Важность изобретения Лемуана игнорировалась до тех пор, пока разразившийся в середине 1970-х годов нефтяной кризис не подстегнул интерес к поиску заменителей нефтепродуктов.

Генри Форд (США, 1940 г.) использовал биопластик из соевых бобов для изготовления некоторых автомобильных деталей. Ford прекратил использование соевого пластика после Второй мировой войны из-за избытка дешевой нефти (ссылка).

Разработки в области метаболической и генной инженерии расширили исследования биопластиков, и стало известно о применении многочисленных типов биопластиков, особенно ПГБ и полигидроксиалканоатов (ПГА), хотя постоянно происходит много других интересных разработок.

Определение, типы и пример I StudySmarter

Углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты — это четыре биологические макромолекулы, необходимые для поддержания жизни. За исключением липидов, у этих макромолекул есть одна общая черта: они полимеры состоят из небольших одинаковых мономеров.

Далее мы дадим определение полимерам , обсудим различные типы полимеров и приведем различные примеры каждого типа. Мы также обсудим несколько примеров искусственных или синтетических полимеров и то, как они обычно используются.

Определение полимера

Начнем с определения полимера.

Полимеры представляют собой большие сложные молекулы, состоящие из более простых и меньших идентичных субъединиц, называемых мономерами.

Полезно помнить, что префикс «поли-» означает « много ». Полимер состоит из множества мономеров! Также полезно рассматривать полимер как цепь повторяющихся мономерных звеньев.

Представьте себе поезд: каждый вагон — это мономер, а весь поезд, состоящий из одинаковых вагонов, — это полимер.

Как образуются и разрушаются полимеры

Для образования полимера мономеры подвергаются процессу, называемому дегидратационным синтезом (который также иногда называют дегидратацией). 0017 реакция конденсации ).

Дегидратационный синтез – это когда мономеры соединяются друг с другом посредством ковалентных связей и в качестве побочного продукта высвобождается молекула воды (рис. 1).

Молекулы полимера соединены ковалентными связями, характерными для каждого типа полимера, которые мы подробно обсудим позже.

С другой стороны, ковалентные связи, связывающие полимеры, могут быть разрушены добавлением воды в процессе, называемом гидролизом (рис. 2). Гидролиз в основном противоположен дегидратационному синтезу.

Во время гидролиза ковалентные связи, связывающие полимеры, могут быть разрушены добавлением воды.

Гидролиз каждого полимера катализируется определенным ферментом. Мы также обсудим это более подробно позже, когда будем рассматривать каждый тип полимера.

«Обезвоживание» буквально означает удаление или потерю воды, тогда как «синтез» означает сочетание молекул или веществ.

Ковалентная связь — это тип химической связи, образованной между атомами, имеющими общие валентные электроны.

Типы полимеров

Большинство биологических макромолекул состоят из шести элементов в различных количествах и конфигурациях:

  • сера
  • фосфор
  • кислород, азот, углерод и водород. Существует четыре основных типа макромолекул: углеводы, белки, липиды и нуклеиновые кислоты.

Здесь мы обсудим типы полимерных биологических макромолекул (углеводы, белки и нуклеиновые кислоты) и их мономерные предшественники. Мы также обсудим, как они формируются и разрушаются. Мы также обсудим, почему липиды не считаются полимерами.

Полимеры: углеводы

Углеводы представляют собой химические вещества, которые обеспечивают живые организмы энергией и структурной поддержкой. По количеству мономеров в макромолекуле углеводы делят на моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды составляют молекулы углеводов. Каждая молекула моносахарида содержит только три элемента:

  • Углерод
  • Водород
  • Кислород

Примеры моносахаридов включают глюкозу, галактозу и фруктозу. Когда моносахариды объединяются, они образуют углеводные полимеры, которые удерживаются вместе типом ковалентной связи, называемой гликозидными связями . Углеводные полимеры включают дисахариды и полисахариды.

Дисахариды представляют собой полимеры, состоящие из двух моносахаридов. Примеры дисахаридов включают мальтозу и сахарозу. Мальтоза производится путем комбинации двух молекул моносахаридов. Его чаще называют солодовым сахаром. Сахароза производится путем сочетания глюкозы и фруктозы. Сахароза также известна как столовый сахар.

Полисахариды представляют собой полимеры, состоящие из трех или более моносахаридов. Сложные углеводы – это полисахариды: крахмал, гликоген и целлюлоза. Все три состоят из повторяющихся звеньев мономеров глюкозы.

Углеводы расщепляются ферментами, специфическими для молекулы. Например, мальтоза расщепляется ферментом мальтазой, а сахароза расщепляется ферментом сахаразой.

Полимеры: белки

Белки — это биологические макромолекулы, которые выполняют множество функций, включая структурную поддержку и служат ферментами для катализа биологических событий. Примеры белков включают гемоглобин и инсулин . Белки состоят из аминокислот и мономеров.

Каждая молекула аминокислоты содержит:

  • атом углерода

  • аминогруппу (Nh3)

  • карбоксильную группу (COOH)

    90994 атом водорода0005

  • Другой атом или органическая группа, называемая группой R

Существует 20 широко используемых аминокислот, каждая из которых имеет свою группу R. Аминокислоты различаются по своему химическому составу (кислотность, полярность и т. д.) и структуре (спирали, зигзаги и другие формы).

Когда аминокислоты подвергаются синтезу дегидратации, они образуют полипептиды, которые удерживаются вместе пептидными связями . Молекула белка имеет по крайней мере одну полипептидную цепь. Функции и структура белков различаются в зависимости от типа и последовательности аминокислотных мономеров.

Пептидные связи в белках гидролизуются ферментами пептидазой и пепсином с помощью соляной кислоты .

Полимеры: нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты представляют собой сложные молекулы, хранящие генетическую информацию и инструкции для клеточных функций. Двумя наиболее важными нуклеиновыми кислотами являются рибонуклеиновая кислота (РНК) и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК).

Нуклеиновые кислоты представляют собой полимеры, состоящие из нуклеотидных мономеров. Каждый нуклеотид состоит из трех основных компонентов:

Фосфодиэфирная связь соединяет один нуклеотид с другим нуклеотидом. Он образуется, когда фосфатная группа связывает пентозные сахара соседних нуклеотидов. Поскольку пентозный сахар и фосфатная группа образуют повторяющийся, чередующийся узор, результирующая структура называется сахарно-фосфатным остовом .

РНК представляет собой одноцепочечную молекулу нуклеиновой кислоты, тогда как ДНК представляет собой двухцепочечную молекулу, в которой две цепи удерживаются вместе водородными связями .

ДНК может гидролизоваться ферментами, называемыми нуклеазами . С другой стороны, РНК может гидролизоваться ферментами, называемыми рибонуклеазами .

Водородная связь представляет собой тип внутримолекулярного притяжения между частично положительным атомом водорода одной молекулы и частично отрицательным атомом другой молекулы.

Липиды представляют собой биологические макромолекулы, но не считаются полимерами

Жиры, стероиды и фосфолипиды входят в число неполярных биологических макромолекул, известных как липиды. Липиды состоят из комбинации жирных кислот и глицерина .

Жирные кислоты представляют собой длинные углеводородные цепи с карбоксильной группой (COOH) на одном конце. Углеводородная цепь представляет собой органическую молекулу, состоящую из атомов углерода и водорода, связанных вместе в цепочку.

Когда жирные кислоты объединяются с глицерином, они образуют глицериды:

Хотя эти глицериды имеют префикс моно- и ди-, как и сахариды, они не считаются полимерами. Это связано с тем, что жирные кислоты и глицериновые звенья, содержащиеся в липидах, различаются по количеству, что означает, что они образуют цепь с непохожими неповторяющимися звеньями.

Неполярная молекула — это молекула, атомы которой имеют одинаковую электроотрицательность и, следовательно, делят электроны поровну.

Другие примеры полимерных молекул

Мы обсудили полимерные молекулы, необходимые для жизни. Но не все полимеры встречаются в природе: некоторые из них созданы человеком искусственно. Такие искусственные или синтетические полимеры включают полиэтилен, полистирол и политетрафторэтилен.

Хотя эти названия звучат как вещи, которые можно найти только в научных лабораториях, на самом деле это материалы, с которыми вы сталкиваетесь в повседневной жизни.

Распространенный полимерный материал: полиэтилен

Полиэтилен — прозрачный, кристаллический и гибкий полимер. Его мономер представляет собой этилен (СН 2 = СН 2 ).

Полиэтилен имеет две широко используемые формы: полиэтилен низкой плотности (LDPE) и полиэтилен высокой плотности (HDPE). LDPE имеет тенденцию быть мягким и воскообразным твердым материалом. Используется в производстве пленок и полиэтиленовых пакетов. С другой стороны, HDPE имеет тенденцию быть более жестким материалом. Обычно он используется в электроизоляции, пластиковых бутылках и игрушках.

Несмотря на то, что они сделаны из одних и тех же мономеров, массы HDPE и LDPE сильно различаются: синтетические макромолекулы HDPE находятся в диапазоне от 105 до 106 а.е.м. (атомная единица массы), тогда как молекулы LDPE более чем в сто раз меньше.

Распространенный полимерный материал: полистирол

Полистирол представляет собой твердый, жесткий, прозрачный твердый материал, который может растворяться в органических растворителях. Это синтетический полимер, состоящий из мономеров стирола (CH 2 = CHC 6 H 5 ). Он широко используется в пищевой промышленности в виде одноразовых тарелок, подносов и стаканов для напитков.

Распространенный полимерный материал: политетрафторэтилен

Политетрафторэтилен представляет собой синтетический полимер, состоящий из мономеров тетрафторэтилена (CF 2 = CF 2 ). Этот материал обладает отличной стойкостью к теплу и химическим веществам, поэтому он широко используется в электроизоляции. Это также материал, используемый для придания посуде антипригарной поверхности.

Полимеры. Ключевые выводы

  • Полимеры представляют собой большие сложные молекулы, состоящие из более простых и меньших идентичных субъединиц, называемых мономерами.
  • Полимеры образуются путем дегидратационного синтеза и расщепляются посредством гидролиза.
  • Дегидратационный синтез – это процесс, при котором мономеры соединяются ковалентными связями и в качестве побочного продукта высвобождается молекула воды.
  • Гидролиз – это когда ковалентные связи, связывающие полимеры, могут быть разрушены добавлением воды.