Задача 2. 2. 2

В продукте поликонденсации мочевины и формальдегида общей формулы HO(CH₂NHCONH)_nH найдено 4.5 % метилольных групп (в пересчете на формальдегид). Вычислите среднечисловую молекулярную массу полученного продукта.

РЕШЕНИЕ

В 100 г полимера моль метилольных групп.

ОТВЕТ:

ЗАДАЧА 2.2.3

В продукте поликонденсации в щелочной среде N,N’-диметилолмочевины общей формулы HO(CH₂NHCONHCH₂O)_nH найдено 56.3 % метиленовых и метилольных групп (в расчете на формальдегид). Вычислите среднечисловую молекулярную массу. Проверчный расчет проведите по содержанию CH₂OH-групп.

РЕШЕНИЕ

Молекулярная масса ;

Выразим значение через содержание метиленовых и метилольных групп. В 1 звене-2 группы, поэтому

; ; ;

Проверочный расчет

В 100 г. полимера содержится 14.8 г. концевых метилольных групп. В 1 г-макромолекуле - 62 г.

Отсюда

ОТВЕТ:

ЗАДАЧА 2.2.4 МЕТОДИЧКА ММР.

Кислотное число полимера, полученного при поликонденсации бутандиола-1,4 с большим избытком адипиновой кислоты, составляет 56. Вычислите среднечисловые молекулярную массу и степень полимеризации, если полимер практически не имеет концевых гидроксильных групп.

РЕШЕНИЕ

Полимер отвечает формуле:

HOOC(CH₂)₄CO-[-O(CH₂)₄O-CO(CH₂)₄CO-]_n-OH

В 1 г полимера моль концевых -COOH групп. В каждой макромолекуле - 2 концевых -COOH групп. Отсюда

ОТВЕТ:

ЗАДАЧА 2.2.5

Вычислите ожидаемое число концевых групп в 5.3 г полиэтиленсебацината со среднечисловой степенью полимеризации 29.

РЕШЕНИЕ

В 1 моль полимера - 2 моль концевых групп.

Количество концевых групп в 5.3 г. полимера:

моль

ОТВЕТ: моль.

ЗАДАЧА 2.2.6

Вычислите кислотное число полиамида 66, полученного из эквимольных количеств исходных реагентов, если среднечисловая степень полимеризации равна 52.

РЕШЕНИЕ

Если полимер получен из эквимольных количеств исходных реагентов, то содержание концевых карбоксильных и аминогрупп в нем одинаково, и полимер имеет строение

Число элементарных звеньев

Среднечисловая молекулярная масса

, где

Т.к. каждая макромолекула в среднем содержит 1 концевую -COOH группу, то в 1 г. полимера количество карбоксильных групп

моль.

Тогда кислотное число полиамида 66

К.Ч.

ОТВЕТ: К.Ч.=9.52

ЗАДАЧА 2.2.7

Вычислите во сколько раз в высокомолекулярном полиамиде 66 больше концевых групп, чем в такой же массе полиамида 68 и полиамида 610 (при одинаковой степени полимеризации всех трех полимеров).

РЕШЕНИЕ

Полиамид-66:H-[NH(CH₂)₆NHCO(CH₂)₄CO-]_n-OH М=258

Полиамид-68:H-[NH(CH₂)₆NHCO(CH₂)₆CO-]_n-OH М=286

Полиамид-610:H-[NH(CH₂)₆NHCO(CH₂)₈CO-]_n-OH М=314

Количество концевых групп:

,где m - масса полимера,

ОТВЕТ: в 1.1; в 1.2 раза.

ЗАДАЧА 2.2.8

Продукт поликонденсации гексаметиленлиамина и двухосновной алифатической кислоты нормального строения содержит 10,45 % азота, в том числе 0,11 % аминного азота. Найдите, какая кислота использована для получения полиамида. и вычислите степень полимеризации, допустив, что содержание NH2- и -COOH групп в полимере одинаково.

РЕШЕНИЕ

Формула полимера:H-[-NH(CH₂)₆NH-CO(CH₂)_mCO-]_n-OH.

В 100 г полимера 0.11 г аминного азота, или моль. Т.к. содержание -NH₂ и -COOH групп одинаковои они могут быть только на концах макромолекулы, то количество концевых групп: моль.

Молекулярная масса полимера:

Степень полимеризации находим по содержанию азота.

Находим количество метиленовых групп в молекуле кислоты из выражения для .

,

,

т.е. использовали себациновую кислоту.

ОТВЕТ: ; себациновая кислота.

ЗАДАЧА 2.2.9

Сополимер бутадиена и акрилонитрила в массовом соотношении 70:30 имеет среднечисловую молекулярную массу 120000. Вычислите среднее содержание звеньев каждого мономера в этой макромолекуле.

РЕШЕНИЕ

Средние общие массы звеньев каждого мономера:

Количества звеньев каждого мономера в г-макромолекуле:

ЗАДАЧА 2.2.10

В сополимере стирола и акрилонитрила (массовое соотношение 73:23) каждая макромолекула в среднем содержит 850 звеньев стирола. Какова среднечисловая молекулярная масса сополимера?

РЕШЕНИЕ

Общая масса звеньев стирола, входящего в состав одной г-молекулы полимера:

Среднечисловая молекулярная масса

ОТВЕТ:

ЗАДАЧА 2.2.11

Вычислите среднее содержание звеньев каждого мономера в макромолекуле тройного сополимера бутадиена, акрилонитрила и стирола со среднечисловой молекулярной массой 105000, содержащего 8,6 % азота. Содержание стирола в сополимере 35 %. Какова среднечисловая степень полимеризации.

РЕШЕНИЕ

По содержанию азота находим массу звеньев АН в 100 г. сополимера г. (32.6 %).

Содержание БД (масс.)

Среднее содержание БД в макромолекуле сополимера

Среднее содержание АН в макромолекуле сополимера

Среднее содержание стирола в сополимере

Среднечисловая молекулярная масса

ОТВЕТ: ср. содержание БД, АН и Ст соответственно:34020; 34230; 36750;

ЗАДАЧА 2.2.12

Какова среднечисловая степень полимеризации сополимера винилхлорида и метилакрилата (массовое соотношение 52:48), если среднечисловая молекулярная масса 24000? Чему равна среднечисловая молекулярная масса сополимера винилхлорида и бутилакрилата того же мольного состава и с той же длиной макромолекул? Вычислите отношение количеств макромолекул обоих сополимеров в единице массы.

РЕШЕНИЕ

Среднее содержание звеньев мономеров в макромолекуле

Количества звеньев каждого мономера в макромолекуле

При эквимольной замене метилакрилата бутилакрилатом среднее содержание звеньев бутилакрилата в макромолекуле

Тогда

Чем больше , тем меньше количество макромолекул в единице массы (при ). Тогда количество молекул сополимера ВХ и МА будет больше числа молекул ВХ и БА в

раза.

ОТВЕТ: в 1.23 раза.

ЗАДАЧА 2.2.13

Сополимер винилхлорида с винилацетатом содержит 10 % масс. звеньев второго мономера. Вычислите сколько звеньев винилацетата в среднем приходится на одну макромолекулу, если среднечисловая молекулярная масса сополимера 31000.

РЕШЕНИЕ

Средняя общая масса эвеньев винилацетата в макромолекуле

Количество звеньев ВА в 1 макромолекуле

ОТВЕТ: 36 звеньев.

ЗАДАЧА 2.2.14

В новолачной фенолформальдегидной смоле найдено 16,3 % масс. гидроксильных групп. Вычислите приближенное значение молекулярной массы полимера.

РЕШЕНИЕ

Новолачная смола

Молекулярная масса полимера

; ;

Выразим n через масс. содержание OH- групп в полимере.

ЗАДАЧА 2.2.15

Мольное соотношение бутадиена и метакрилонитрила в сополимере 2,5:1, среднечисловая молекулярная масса 40400. Вычислите среднечисловую степень полимеризации, количество макромолекул, а также количество элементарных звеньев каждого из мономеров в 1 г сополимера.

РЕШЕНИЕ

Формула сополимера:

Массовая доля звеньев бутадиена:

Массовая доля звеньев мет-АН:

Находим общую массу звеньев каждого мономера, входящего в состав одной г-молекулы сополимера:

Количества моль звеньев каждого мономера в г-молекуле:

Среднечисловая степень полимеризации:

Количество макромолекул в 1 г сополимера:

моль

Количество элементарных звеньев бутадиена в 1г сополимера: моль

Количество элементарных звеньев метакрилонитрила в 1г сополимера: моль

ОТВЕТ: ; моль; моль; моль.

ЗАДАЧА 2.2.16

В полиформальдегиде найдено 93,96 % масс. звеньев формальдегида. Вычислите срелнечисловую молекулярную массу образца, если концевые группы макромолекул представляют собой осколки воды.

РЕШЕНИЕ

Формула

Содержание концевых групп:

В 100 г полимера - 6,04 г концевых групп.В 1 г-молекуле - 18 г.

ОТВЕТ:

ЗАДАЧА 2.2.17

Вычислите степень полимеризации формальдегида при получении пролиформальдегида HO(CH₂O)_nH, если содержание в нем углерода составляет 38,8 %. Проверочный расчет проведите по содержанию водорода 6,8 %.

РЕШЕНИЕ

Углерод содержится только в звеньях полимера. Его содержание связано со среднечисловой степенью полимеризации:

Молекулярная масса полиформальдегида:

Аналогично проводим расчет по водороду.

,

,

ОТВЕТ: по водороду и углероду

ЗАДАЧА 2.2.18

При гидролизе 5 г полимера, полученного поликонденсацией диметилтерефталата с этиленгликолем и содержащего на концах макромолекул метокси- группы, образовалось 0,151 г метанола. Вычислите среднечисловую молекулярную массу полимера.

РЕШЕНИЕ

Если полимер содержит на концах макромолекулы метоксигруппы, то его формула:

При его гидрозе от каждой макромолекулы отщепится 2 молекулы метанола. Составляем пропорцию.Из г. полимера- г. метанола. Из г. полимера- г.

ОТВЕТ:

ЗАДАЧА 2.2.19

В продукте поликонденсации гексаметилендиамина с дибутиловым эфиром адипиновой кислоты, содержащем на концах макромолекул C₄H₉O- группы, найдено 8,97 %. Вычислите среднечисловую молекулярную массу полимера.

РЕШЕНИЕ

Т.к. полимер имеет на концах C₄H₉O- группы, то он должен отвечать строению:

Масса повторяющегося отрезка 226, масса концевых групп 258.Среднечисловая молекулярная масса полимера:

Выразим n через массовую долю азота в полимере.

;

,

ОТВЕТ:

ЗАДАЧА 2.2.20

При анализе продукта поликонденсации адипиновой кислоты и этиленгликоля карбоксильных групп не найдено; в 15,6 г образца полимера определено 0,0175 г-экв гидроксильных групп. Вычислите среднечисловую молекулярную массу полимера, среднечисловую степень полимеризации.

РЕШЕНИЕ

Продукт поликонденсации должен отвечать формуле:

Каждая макромолекула содержит по две концевых -OH группы.

Среднечисловая молекулярная масса:

Среднечисловая степень полимеризации: