Trong số các loại sợi tổng hợp, sợi nylon được biết đến rộng rãi nhất.
Nó được tổng hợp từ axit aminocaproic *
* (Axit caproic là thành viên thứ sáu trong chuỗi axit cacboxylic monobasic bão hòa.)
Các phân tử của axit này, ở cuối chúng có các nhóm chức có tính chất trái ngược nhau - bazơ và axit, tham gia vào phản ứng đa ngưng tụ với nhau *:
* (Đây là cách giải thích đơn giản về quá trình tổng hợp caprobe; trên thực tế, caprolactam được sử dụng như một monome. 
. Phân tử caprolactam có thể được biểu diễn dưới dạng kết quả của sự tương tác giữa nhóm carboxyl và nhóm amino trong phân tử axit aminocaproic. Trong quá trình tổng hợp polymer, các phân tử caprolactam tuần hoàn có thể bị thủy phân bởi nước để tạo thành axit aminocaproic.)
Quá trình này được thực hiện trong nồi hấp ở nhiệt độ khoảng 250 ° C. Kết quả là một loại nhựa có trọng lượng phân tử cao được hình thành - nylon. Các phân tử nylon có cấu trúc tuyến tính và chứa tới 200 đơn vị cơ bản:
Dễ dàng nhận thấy rằng các phân tử axit aminocaproic phản ứng với nhau giống như cách các phân tử axit amin phản ứng trong quá trình hình thành polypeptide (xem sách giáo khoa, trang 364, và ở đây, trang 17). Giống như trong polypeptide, các gốc axit aminocaproic được liên kết với nhau bằng liên kết amit:
Do đó, sợi nylon thuộc nhóm được gọi là sợi polyamit.
Sự hiện diện của liên kết amit làm cho các sợi này giống với sợi protein tự nhiên - len và lụa. Sợi polyamit, giống như sợi protein, có độ bền cơ học cao; về mặt này, chúng thậm chí còn vượt trội hơn đáng kể so với tự nhiên (xem bảng trang 52).
Sợi nylon, giống như nhiều loại sợi tổng hợp khác, không hút ẩm, không bị mục nát và không bị sâu bướm ăn. Nó có khả năng chống mài mòn và biến dạng lặp đi lặp lại rất cao, vượt trội hơn tất cả các loại sợi tự nhiên.
Giống như các chất protein, nylon không đủ khả năng chống lại axit: quá trình thủy phân xảy ra thông qua các liên kết của nó. Khả năng chịu nhiệt của sợi nylon cũng tương đối thấp: khi đun nóng, độ bền của nó giảm đi và xảy ra hiện tượng nóng chảy ở nhiệt độ 215 ° C (do đó, không nên ủi các sản phẩm nylon bằng bàn ủi nóng). Về khả năng cản ánh sáng, sợi nylon kém hơn nitron.
Mặc dù có một số điểm tương đồng về đặc tính với protein, nhưng tất nhiên, nylon không phải là một trong số đó. Tất cả các protein đều được cấu tạo từ các axit amin, trong đó nhóm amino và nhóm cacboxyl luôn nằm ở vị trí gần nhau nhất, có thể biểu thị bằng công thức chung 
. Trong axit aminocaproic, các nhóm này tương đối xa nhau, được phân tách bằng năm nhóm CH2; điều này dường như tạo ra các phân tử tuyến tính hoàn toàn và đạt được độ bền sợi cao hơn.
Người ta biết sợi nylon được sử dụng rộng rãi như thế nào. Những chiếc áo cánh, khăn quàng cổ, tất, tất dài và nhiều món đồ khác làm từ nylon thanh lịch đã trở nên phổ biến trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Các sản phẩm làm từ sợi nylon xoắn rất phổ biến - tất và tất không kích thước, dễ co giãn. Gần đây, các sản phẩm lông thú tuyệt vời đã bắt đầu được làm từ nylon.
Nylon còn được sử dụng trong sản xuất vải dù, dây thừng, dụng cụ câu cá, dây câu, v.v. Nylon cường lực được sử dụng để làm vải dây dùng làm khung cho lốp ô tô và máy bay. Tuổi thọ của lốp có dây nylon dài hơn đáng kể so với tuổi thọ của lốp có dây viscose và bông.
Nhựa nylon cũng được sử dụng rộng rãi làm nhựa để sản xuất các bộ phận và cơ cấu máy - bánh răng, vỏ ổ trục, ống lót, v.v., có đặc điểm là độ bền và khả năng chống mài mòn cao.
Trong quá trình sản xuất sợi nylon, điều thú vị nhất là quá trình tạo khuôn của nó.
Không giống như sợi viscose, clo và nitron, sợi nylon được hình thành không phải từ dung dịch mà từ sự tan chảy của polyme.
Sự hình thành của sợi nylon rất dễ quan sát bằng thực nghiệm. Nếu bạn làm tan chảy các mảnh nhựa nylon hoặc mảnh vụn của sản phẩm nylon trong ống nghiệm hoặc thủy tinh và nhúng đầu que thủy tinh vào nồi nấu chảy, sau đó lấy nó ra khỏi nồi nấu chảy, thì sau que, các sợi nylon dài mỏng sẽ xuất hiện. rút ra, đông đặc lại trong không khí.
Về bản chất, quy trình tương tự được thực hiện khi sản xuất sợi nylon trong công nghiệp. Hình 12 thể hiện sơ đồ chung để thu được sợi nylon, và Hình 13 và 14 thể hiện chi tiết về đầu nóng chảy của máy kéo sợi từ quá trình nấu chảy.
Nhựa nylon nghiền nát từ phễu đi vào đầu nóng chảy. Trên vỉ, được làm nóng bằng hơi của các chất có nhiệt độ sôi cao đi qua cuộn dây, nhựa sẽ tan chảy. Nhựa tan chảy nhớt được bơm bằng máy bơm quay vào máy trộn, từ đó nó thoát ra dưới dạng dòng mỏng vào trục nơi không khí lạnh đi vào. Khi dòng nước nguội đi, chúng đông đặc lại thành những sợi mỏng. Những sợi này thoát ra khỏi đáy trục và được quấn trên các cuộn - cuộn hình trụ lớn. Sau đó, chúng được kéo ra (trên các con lăn quay với tốc độ khác nhau) và xoắn thành các sợi. Bản vẽ đặc biệt mạnh mẽ được thực hiện khi thu được sợi dây gia cố. Hình 15 thể hiện cái nhìn tổng quát về máy kéo sợi nylon.
Câu hỏi và bài tập
52. Tính trọng lượng phân tử trung bình của nylon bằng cách sử dụng dữ liệu đã cho ở trên.
53. Điểm giống và khác nhau về cấu trúc, tính chất của nylon và protein là gì?
54. Nylon là nhựa nhiệt dẻo hay nhựa nhiệt rắn? Câu trả lời của bạn có thể được hỗ trợ như thế nào?
55. Sợi Enant, khác với nylon ở khả năng cản ánh sáng cao hơn, thu được từ sản phẩm polycondensation của axit aminoenanthic.
Viết phương trình phản ứng đa ngưng tụ của axit aminenanthic và viết công thức cấu tạo của chất có phân tử cao thu được.
56. Sợi anide (slope) thu được từ sản phẩm polycondensation của hexamethylene diampne H 2 N-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 2 và axit adipic HOOC-CH 2 -CH 2 -CH 2 - CH 2 -COOH. Viết phương trình phản ứng đa ngưng tụ này.
Khoa Hóa lý
Abramenkov A.V.
KINET
Chương trình mô phỏng số động học
phản ứng hóa học phức tạp
Chương trình KINET được thiết kế để giải các bài toán động học trực tiếp và nghịch đảo. Là dữ liệu ban đầu, sơ đồ động học (cơ chế) của quá trình được xác định dưới dạng tập hợp các phản ứng đơn giản biểu thị hằng số tốc độ và phương trình phản ứng có thể được viết dưới dạng gần với các ký hiệu hóa học thông thường. Ngoài ra, các điều kiện của quy trình cũng được chỉ định - nồng độ ban đầu của thuốc thử và nhiệt độ, cũng như khoảng thời gian yêu cầu dung dịch. Trong trường hợp bài toán động học nghịch đảo cũng cần xác định đường cong động học thực nghiệm.
Chương trình độc lập soạn thảo một hệ phương trình vi phân và tích hợp nó. Các kết quả được trình bày dưới dạng số và đồ họa và có thể được xuất để sử dụng trong các chương trình khác.
Một số ví dụ về ứng dụng chương trình KINET được đưa ra trong cuốn sách: “Hội thảo Hóa lý: Động học và xúc tác. Điện hóa học" (Abramenkov A.V., Ageev E.P., Atyaksheva L.F. và cộng sự. Biên tập bởi V.V. Lunin và E.P. Ageev). M.: Nhà xuất bản. Trung tâm “Học viện”, 2012. Phần I.8, “Mô hình toán học về động học của các phản ứng phức tạp”, tr. 70-102. Để biết hướng dẫn chi tiết về cách sử dụng chương trình, hãy xem tệp UserGuide.pdf.
Yêu cầu hệ thống:
- Hệ điều hành Windows XP/Vista/7 (32- hoặc 64-bit),
- 3,7 MB trên đĩa hoặc ổ đĩa flash để chứa các tệp chương trình,
- Độ phân giải màn hình ít nhất là 1024 x 768 (tốt nhất là cao hơn).
Hướng dẫn cài đặt chương trình
Để cài đặt chương trình KINET, chỉ cần giải nén kho lưu trữ đã tải xuống (bảo toàn cấu trúc thư mục con bên trong) vào thư mục "Program Files" hoặc bất kỳ thư mục nào khác và tạo lối tắt trên màn hình nền để khởi chạy tệp thực thi wkinet.exe.
Bên trong thư mục Kinet, thư mục con locale chứa bản dịch giao diện chương trình sang tiếng Nga. Nếu thiếu thư mục con này, chương trình sẽ vẫn hoạt động nhưng sẽ có giao diện tiếng Anh.
Các cài đặt riêng lẻ được lưu trong tệp kinet.ini trong thư mục tiêu chuẩn để lưu trữ dữ liệu trong hồ sơ người dùng. Trong các phiên bản Windows hiện đại, đây thường là thư mục C:\Users\<Имя пользователя>\Dữ liệu ứng dụng\Kinet\
Chương trình không ghi bất cứ thứ gì vào sổ đăng ký Windows, vì vậy để xóa hoàn toàn nó khỏi máy tính, bạn chỉ cần xóa thư mục Kinet chính cùng với các tệp chương trình và thư mục Kinet trong hồ sơ người dùng (xem bên trên).
Chương trình KINET được phân phối miễn phí (xem thỏa thuận cấp phép trong tệp Kinet\doc\license_ru.txt).
|
Giới thiệu................................................. ...... | |
|
1. Động học hóa học................................................................................. ...... | |
|
1.1. Hoá học và cân bằng vật chất trong phản ứng hóa học | |
|
1.2. | |
|
Tốc độ phản ứng hóa học đồng nhất ...... | |
|
1.3. | |
|
Phương pháp nghiên cứu động học................................................................. | |
|
1.4. | |
|
Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm.................................................. ........ .. | |
|
2.2. | |
|
Xây dựng mô hình động học của các giai đoạn cơ bản....................................... ............ | |
|
2.2.1. | |
|
Phản ứng dây chuyền.................................................................. | |
|
2.2.2. | |
Xúc tác đồng thể..................................................................
2.2.3.
Cơ sở động học của quá trình hình thành polyme...........
Phần kết luận................................................
Giới thiệu
Các thiết bị thực hiện các quá trình hóa học (lò phản ứng) được phân loại theo các tiêu chí khác nhau: theo cấu trúc của dòng chảy, theo điều kiện thời gian và nhiệt độ của quá trình, v.v. Văn bản sẽ luôn cho biết loại thiết bị và các điều kiện này.
Cẩm nang này sẽ chỉ xem xét các phương pháp nghiên cứu mô hình động học của các phản ứng hóa học đồng nhất, nhưng chúng thường gắn bó chặt chẽ với việc nghiên cứu các mối quan hệ cân bằng hóa học và nhiệt động lực học của các phản ứng. Về vấn đề này, sổ tay sẽ chú ý đến các vấn đề về cân bằng vật chất của các phản ứng hóa học đơn giản và phức tạp, cũng như các khía cạnh nhiệt động của chúng.
Trong hóa lý, tốc độ phản ứng hóa học được xác định theo phương trình:
Ở đâu dq- Thay đổi khối lượng chất phản ứng, mol.
dt– khoảng tăng thời gian, s.
V.- thước đo không gian phản ứng.
Có những phản ứng hóa học đồng nhất trong đó tất cả các chất tham gia đều nằm trong một pha (khí hoặc lỏng). Đối với những phản ứng như vậy, thước đo của không gian phản ứng là thể tích và thứ nguyên của tốc độ sẽ là: .
Phản ứng hóa học không đồng nhất xảy ra giữa các chất ở các pha khác nhau (khí-rắn, khí-lỏng, lỏng-lỏng, rắn-lỏng). Bản thân phản ứng hóa học được thực hiện ở bề mặt pha, là thước đo không gian phản ứng.
Đối với các phản ứng không đồng nhất, thứ nguyên tốc độ là khác nhau: .
Sự thay đổi khối lượng các chất phản ứng có dấu hiệu riêng. Đối với chất ban đầu, khối lượng giảm trong quá trình phản ứng, sự thay đổi khối lượng có dấu âm và tốc độ lấy giá trị âm. Đối với sản phẩm của phản ứng hóa học, khối lượng tăng, khối lượng thay đổi dương và dấu của tốc độ cũng lấy giá trị dương.
Hãy xem xét một phản ứng hóa học đơn giản
Các phản ứng đơn giản bao gồm những phản ứng được thực hiện trong một giai đoạn và đi đến cuối cùng, tức là. là không thể đảo ngược.
Hãy để chúng tôi xác định tốc độ của một phản ứng hóa học như vậy. Để làm được điều này, trước hết, cần phải quyết định xem chất nào sẽ quyết định tốc độ phản ứng: xét cho cùng, A và B là chất ban đầu và sự thay đổi khối lượng của chúng là âm và C là sản phẩm cuối cùng, và khối lượng của nó tăng dần theo thời gian. Ngoài ra, không phải tất cả các hệ số cân bằng hóa học trong phản ứng đều bằng 1, có nghĩa là nếu mức tiêu thụ A trong một thời gian bằng 1 mol thì mức tiêu thụ B trong cùng thời gian sẽ là 2 mol, và theo đó, giá trị tốc độ sẽ là 2 mol. tính từ sự thay đổi khối lượng của A và B sẽ chênh nhau một nửa.
Đối với một phản ứng hóa học đơn giản, có thể đề xuất một thước đo tốc độ duy nhất, được định nghĩa như sau:
Ở đâu tôi– tốc độ theo người tham gia phản ứng thứ i
Tôi– hệ số cân bằng hóa học của người tham gia phản ứng thứ i.
Các hệ số cân bằng hóa học đối với các chất ban đầu được coi là dương; đối với các sản phẩm phản ứng thì chúng là âm.
Nếu các phản ứng xảy ra trong một hệ cô lập không trao đổi chất với môi trường bên ngoài thì chỉ có phản ứng hóa học mới dẫn đến sự thay đổi khối lượng các chất trong hệ và do đó làm thay đổi nồng độ của chúng. Trong một hệ thống như vậy, lý do duy nhất dẫn đến sự thay đổi nồng độ là VỚI là phản ứng hóa học. Đối với trường hợp đặc biệt này
Tốc độ của phản ứng hóa học phụ thuộc vào nồng độ của các chất tham gia và nhiệt độ.
Ở đâu k- hằng số tốc độ của phản ứng hóa học, C A, C B- nồng độ các chất, n 1, n 2- Đơn đặt hàng các chất liên quan. Biểu thức này được biết đến trong hóa học vật lý là định luật tác dụng khối lượng.
Giá trị nồng độ càng cao thì tốc độ phản ứng hóa học càng cao.
Đặt hàng ( N) được xác định bằng thực nghiệm và gắn liền với cơ chế phản ứng hóa học. Bậc có thể là số nguyên hoặc số phân số; cũng có những phản ứng bậc 0 đối với một số chất. Nếu đơn đặt hàng là Tôi chất đó bằng 0 thì tốc độ phản ứng hóa học không phụ thuộc vào nồng độ của chất này.
Tốc độ của phản ứng hóa học phụ thuộc vào nhiệt độ. Theo định luật Arrhenius, hằng số tốc độ thay đổi theo nhiệt độ:
Ở đâu MỘT– hệ số tiền mũ;
E- năng lượng kích hoạt;
R- hằng số khí phổ quát, hằng số;
T- nhiệt độ.
Giống như bậc phản ứng, năng lượng kích hoạt và hệ số tiền lũy thừa được xác định bằng thực nghiệm cho một phản ứng cụ thể.
Nếu một phản ứng hóa học được thực hiện theo một quy trình không đồng nhất thì tốc độ của nó cũng bị ảnh hưởng bởi quá trình cung cấp chất ban đầu và loại bỏ sản phẩm khỏi vùng phản ứng hóa học. Do đó, một quá trình phức tạp diễn ra, trong đó có các giai đoạn khuếch tán (cung cấp, loại bỏ) và giai đoạn động học - chính phản ứng hóa học. Tốc độ của toàn bộ quá trình quan sát được trong thí nghiệm được xác định bởi tốc độ của giai đoạn chậm nhất.
Do đó, bằng cách ảnh hưởng đến tốc độ của giai đoạn khuếch tán của quá trình (trộn), chúng tôi ảnh hưởng đến tốc độ của toàn bộ quá trình. Ảnh hưởng này ảnh hưởng tới giá trị của hệ số tiền lũy thừa A.
Hầu hết các phản ứng hóa học không đơn giản (tức là chúng không xảy ra trong một giai đoạn và không kết thúc) - các phản ứng hóa học phức tạp:
a) AB – thuận nghịch;
b) A→B; B→C – tuần tự;
c) A→B; A→C – song song.
Đối với phản ứng hóa học phức tạp không có thước đo duy nhất về tốc độ. Không giống như đơn giản, ở đây chúng ta có thể nói về tốc độ hình thành và phân hủy của từng chất hóa học. Vì vậy, nếu các phản ứng hóa học xảy ra trong một hệ thống và liên quan đến N chất cho mỗi N các chất có giá trị tốc độ riêng của chúng.
Đối với bất kỳ chất nào, tốc độ hình thành và hủy diệt là tổng đại số của tốc độ của tất cả các giai đoạn liên quan đến chất đó.