Рабочая тетрадь по химии. Рабочая тетрадь по химии для студентов, обучающихся по всем образовательным программам бакалавриата и специалитета

• Название: Рабочая тетрадь по химии для студентов, обучающихся по всем образовательным программам бакалавриата и специалитета
• Дата: 08.12.2021
• Размер: 1.37 Mb.
• Имя файла: Рабочая тетрадь по химии.docx
• Тип: Учебное пособие; #297189
• страница: 15 из 15

Работа 14. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Цель работы

• 
  Ознакомиться с некоторыми физико-химическими свойствами битумов.
  
• 
  Синтезировать полистирольный латекс и фенолформальдегидную смолу.
  
• 
  Усвоить сущность твердения вяжущих веществ.
  

Теоретические сведения

Органические вяжущие вещества делятся на три основные группы: биту­мы, дегти и полимеры. Для них характерна хорошая адгезия к наполнителям, гидрофобность, растворимость в органических растворителях, способность из­менять свои физико-химические свойства в зависимости от температуры. Мно­гие органические вяжущие вещества изменяют свои первоначальные свойства под воздействием кислорода воздуха, ультрафиолетовых лучей, солнечной ра­диации. Почти все они способны гореть, некоторые из них токсичны.

Битумы подразделяется на природные и нефтяные. Нефтяные битумы представляет собой твердые, вязкопластичные или гадкие продукты переработ­ки нефти. Это сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их произ­водных, содержащих серу, азот, кислород. Основные группы углеводородов в битумах: асфальтены, смолы и масла. Битумы представляют собой гетероген­ные дисперсные системы, в которых дисперсной фазой являются твердые час­тицы - асфальтены., а дисперсионной средой - растворы смол в маслах.

В битумах есть свои поверхностцо-активные вещества - асфальтогено- вые кислоты, которые, адсорбируясь на поверхности асфальтенов способст­вуют повышению адгезии битума к минеральным заполнителям.

Дегти — это продукты переработки твердого топлива - каменного угля, древесины; торфа, горючих сланцев. В состав дегтей входят углеводороды аро­матического ряда и их кислород-, серу- азотсодержащие производные. Дегти, как и битумы - гетерогенные дисперсные системы. Их атмосферостойкость ниже, чем у битумов. Так как содержащиеся в них непредельные углеводороды подвергаются окислению и полимеризации при воздействии кислорода и ульт­рафиолетовых лучей солнечного света. Вымывание водой фенолов ускоряет старение.

Отвердевание предварительно нагретых битумов и дегтей заключается в повышении их вязкости при переходе в вязкоупругое состояние в результате структурообразования при понижении температуры.

Полимеры — это высокомолекулярные вещества, макромолекулы, которые состоят из из огромного количества структурных звеньев, соединяющихся друг с другом посредством ковалентных связей. Схематично реакцию полимериза­ции можно представить следующим образом:

n(A) → (A)_n

где A – молекула исходного мономера;

(A)_n – макромолекула, состоящая из a мономерных звеньев

n – степень полимеризации.

В зависимости от метода получения полимеры можно разделить на полимеризационные и поликонденсационные.

Полимеризационные полимеры получают из ненасыщенных углеводородов, содержащих двойные связи.



Поликонденсационные полимеры получают по реакции поликонденсации низкомолекулярных веществ, имеющих не менее двух функциональных групп. При этом наряду с полимером образуются побочные низкомолекулярные вещества.

nHOOC – R – COOH + nHO – R’ – OH → HO [ – OC – R – CO – O – R’ – O–] OH + (n-1) H2O

двухосновная кислота двухатомный спирт полиэфир

Полимеры с макромолекулами линейного или разветленного строения, способные мнокогратно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении, называются термопластичными. Они растворяются в органических растворителях.

Полимеры с макромолекулами трёхмерного строения, необратимо меняющие свойства при нагревании, называются термореактивными.

Отверждение термопластичных полимеров можно осуществить химическим превращением линейной структур в сетчатую за счет создания сетчатых связей между цепями линейных макромолекул.



«Сшивание» макромолекул может быть достигнуто с помощью отвердителей – веществ, вступающих с атомами макромолекул по свободным валентностям. Например, макромолекулы полибутадиена объединяются, с помощью серы в новые макромолекулы сетчатой структуры.



Рабочее задание

Задание 1. Химическая стойкость битума

В две конические колбочки положите по кусочку битума (1 г), слегка подогрейте и равномерно распределите по дну колбочек.

В одну прилейте 10 мл HCl, а во вторую – столько же раствора NaOH. Растворяется ли битум в этих реагентах? Дайте остыть содержимому колбочек, залейте растворы HCl и NaOH, затем в одну из них налейте 5-6 мл четыреххло­ристого углерода (ССl₄), а в другую - столько же бензола (C₆H₆). Отметьте, ус­тойчив ли битум к действию органических растворителей. Полученные резуль­таты внесите в таблицу 34 .




Таблица 34

Химическая стойкость битума

Реагент	Наблюдаемый эффект	Химическая стойкость
HCl NaOH CCl4 C6H6

Сделайте вывод о химической стойкости битума к действию агрессивных веществ органического и неорганического происхождения.











Задание 2. Определение водорастворимых кислот и щелочей

В коническую колбочку поместите 10 г взвешенного на технических ве­сах битума, слегка нагрейте его и равномерно распределите по дну колбы. В колбу налейте 150 мл дистиллированной воды и кипятите 30 минут, после чего налейте по 20-25 мл водной вытяжки в две колбы. В одну добавьте 3-4 капли фенолфталеина, в другую - 2-3 капли метилоранжа.

Сделайте заключение о том, какую, среду кислую или щелочную имеет водная вытяжка битума.











Задание 3. Эмульсионная полимеризация стирола

Приготовьте раствор эмульгатора - стеарата натрия. Для этого в колбу емкостью 50 мл налейте 15 мл дистиллированной воды и растворите при нагре­вании 0,5 г стеарата натрия C₁₇H₃₆COONa.

Приготовьте раствор инициатора. Для этого в пробирку отлейте 5 мл рас­твора стеарата натрия, добавьте на кончике лопаточки (0,2 г) персульфата ка­лия, который является инициатором полимеризации.

К оставшимся 10 мл раствора стеарата натрия прилейте 3 мл стирола, ин­тенсивно переметайте» Полученную эмульсию стирола в воде нагрейте до 60-­70 °С и по каплям при перемешивании прибавляйте раствор персульфата калия. Эмульсию продолжайте нагревать при помешивании в течение 10 – 15 минут на кипящей водяной бане.

В результате получается водная дисперсия полимера - латекс.

Вылейте полученный латекс в стаканчик и добавьте 3-5 мл насыщенного раствора алюмокалиевых квасцов. В результате коагуляции выделяется поли­стирол. Отфильтруйте его и разотрите в порошок.

Напишите реакцию полимеризации стирола. Укажите ионы коагуляторы для латекса, стабилизованного стеаратом натрия.











Задание 4. Получение фенолформальдегидной смолы (резола)

В круглодонную колбу поместите 4 г кристаллического фенола и 10 мл концентрированного раствора аммиака, затем прилейте 3 мл 40 %-го раствора формальдегида. К колбе присоедините обратный холодильник и нагревайте смесь на плитке с закрытым обогревом в течение 20 мин. По мере нагревания жидкость в колбе становится мутной и из нее выделяется светло-желтая смола. Отсоедините остывшую колбу от холодильника. Мутную воду слейте. Смолу с помощью, палочки переносите в фарфоровую чашку, промойте водой и нагрей­те на плитке. При этом получится нерастворимый, неплавкий полимер - резит.









Выводы

1. 
   Назовите общие признаки, характеризующие органические вяжущие вещества.
   
2. 
   Укажите основные направления использования в строительстве дегтей, полимеров.
   

Домашнее задание

Задание 1. Укажите химический и фазово-дисперсный состав битумов.







Задание 2. Напишите реакции полимеризации этилена и пропилена и укажите использование полиэтилена и полипропилена в строительстве.







Задание 3. Напишите реакцию поликонденсации фенола с формальдегидом.

Библиографический список

1. Кукина, Ольга Борисовна. Химия [Текст]: лабораторный практикум для студентов специальности 08.05.01 "Строительство уникальных зданий и сооружений" / ФГБОУ ВО "Воронеж. гос. техн. ун-т". - Воронеж: Воронежский государственный технический университет, 2017 (Воронеж: Участок оперативной полиграфии изд-ва ВГТУ, 2017). - 108 с.: ил. - Библиогр.: с. 107 (8 назв.). - ISBN 978-5-7731-0514-5: 30-02. 2. Глинка, Николай Леонидович. Общая химия [Текст]: учеб. пособие: допущено МО СССР / Глинка, Николай Леонидович; под ред. В. А. Попкова, А. В. Бабкова. - 18-е изд., перераб. и доп. - М.: Юрайт , 2012

3. Химия [Текст]: учебное пособие / Воронеж. гос. архитектур.-строит. ун-т; под общ. ред. Г. Г. Кривневой. - Воронеж: [б. и.], 2013

4. Григорьева, Л. С. Химия в строительстве: Курс лекций / Григорьева Л. С. - Москва: Московский государственный строительный университет, ЭБС АСВ, 2010. - 104 с. URL: http://www.iprbookshop.ru/16316

5. Чикин, Е. В. Химия: Учебное пособие / Чикин Е. В. - Томск: Эль Контент, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012. - 170 с. - ISBN 978-5-4332-0034-0. URL: http://www.iprbookshop.ru/13873

6. Болтромеюк, В. В. Общая химия : Учебное пособие / Болтромеюк В. В. - Минск : Вышэйшая школа, 2012. - 624 с. - ISBN 978-985-06-2144-3. URL: http://www.iprbookshop.ru/20236

7. Химия: Учебное пособие для студентов заочной формы обучения всех направлений подготовки бакалавров / Кривнева Г. Г. - Воронеж: Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2013. - 132 с. - ISBN 978-5-89040-451-0. URL: http://www.iprbookshop.ru/22675

Учебное издание РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ПО ХИМИИ Учебное пособие для студентов, обучающихся по всем образовательным программам бакалавриата и специалитета Составители О.В. Артамонова, О.Б. Кукина, М.А. Шведова, А.Р. Шевкун Отпечатано в авторской редакции Подписано в печать _____20. Формат 60х84 1/16. Уч.-изд. л. 9,63. Усл.-печ. л. 10,0. Бумага писчая. Тираж 700 экз. Заказ № _____________________________________________________________ Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства учебной литературы и учебно-методических пособий ВГТУ 394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84