Задача 3. Чем бы дитя ни тешилось, лишь бы не плакало.

Чем бы дитя ни тешилось, лишь бы не плакало.

Жили-были однажды муж с женой – молодые химики, и был у них сынишка Иванушка. Уехала однажды мама в командировку и оставила молодого папу на хозяйстве. Квартиру убери, поесть приготовь, в магазин сходи, да ещё студентам контрольную приготовить надо. Плачет брошенный Иванушка, надрывается. И тут осенило химика: соски-пустышки сыну не хватает! А из чего пустышки делают? Или из латекса натурального каучука, или из каучука синтетического.

1. Приведите структурную формулу мономерного звена натурального каучука.

2. Напишите схемы реакций, протекающих при вулканизации ди- трет -бутилпероксидом синтетического бутадиенстирольного каучука.

3. Приведите структуру мономерного звена силиконового каучука, если его брутто-формула (C₂H₆O₃Si) _n.

Изготовили Иванушке пустышку по спецзаказу, а он всё равно плачет. Осмотрел его папаша – ба, а пелёнки-то мокрые! Раз постирал, два постирал – надоело! Надо бы подгузник сынишке сделать. А из чего?

4. Для изготовления впитывающих материалов раньше использовались доступные природные материалы, такие как хлопок или высушенный мох. Из какого полимера построены эти материалы? К какому классу органических веществ он относится?

5. Существенно более удобны и эффективны синтетические впитывающие материалы на основе гидрофильных полимеров. Чаще всего в производстве подгузников используется полиакриловая кислота. Как зависит количество жидкости, которую способны поглотить такие подгузники, от pH?

Способность материала впитывать жидкость характеризуется максимальным коэффициентом набухания (г жидкости на г сухого полимера). Типичный коэффициент набухания полиакрилатного материала равен 15 в нейтральной области pH.

6. Считая, что ленивый отец меняет памперс 4 раза в сутки, ребёнок ежедневно получает 3 кг пищи, средняя влажность которой 80 %, а с потом и выдыхаемым воздухом выделяется 10 % воды, рассчитайте, какова минимальная масса сорбирующего материала должна содержаться в подгузнике. Чему равняется влажность и масса сорбента в максимально набухшем состоянии?

И подгузник у Иванушки сухой, и соска во рту любимая, а всё равно пустышку выплёвывает, плачет. Решил папа, что игрушек сынишке не хватает. Стал думать, как беде помочь. Изготовил сынишке цветные пластиковые кубики и весело прыгающий мячик. Для изготовления газонаполненных изделий заготовку из эластомера, содержащего вещество, разлагающееся с образованием газа, нагревают в подходящей форме. При этом под давлением высвобождающихся газов размягчённый полимер приобретает необходимую форму. Например, мячик для Иванушки (диаметр 15 см) заполнен газовой смесью, образовавшейся при разложении смеси двух неорганических солей (22, 0 вес. % азота). Твёрдых продуктов при разложении не образовалось, а газовая смесь (давление – 2 атмосферы при 25 °C) содержала углекислый газ и ещё 2 вещества.

7. Какие соли были использованы для генерации газа? В каком молярном соотношении соли находились в смеси? Какова масса смеси солей, необходимых для производства мячика? Рассчитайте плотность газовой смеси при температуре 25 °C.

В отличие от пластиковых игрушек, в случае которых краситель добавляется в массу полимера при термообработке, полиэтиленовые пакеты прокрашиваются с поверхности. При этом материал пакета предварительно обрабатывается концентрированной серной или азотной кислотами либо их смесью.

8. Изобразите схемы протекающих при этом реакций. Кратко поясните, зачем проводят такую обработку и почему прокрашивание массы полимера используется редко.

Вернулась мама из командировки, посмотрела на успехи семьи, сынишку по голове потрепала и говорит: «Быть Иванушке химиком-полимерщиком, не иначе!»