Роль и место физических методов исследования при изучении некоторых разделов химии высокомолекулярных соединений в школе и в вузе

Роль и место физических методов исследования при изучениинекоторых разделов химии высокомолекулярных соединений в школе и в вузе

Содержание
Введение
Глава 1. Физическиеметоды исследования в химии
1.1 Химические ифизические свойства молекул и веществ
1.2 Классификацияфизических методов исследования в химии
1.2.1 Спектроскопическиеметоды
1.2.2Лазерная спектроскопия
1.2.3. Дифракционныеметоды
1.2.4 Оптические методы
1.2.5 Масс –спектрометрия и спектроскопия электронов
1.2.6 Спектроскопическиеинтерференции
1.2.7 Диэлькометрия имагнетохимия
1.2.8 Интеграцияразличных физических методов
Глава 2. ФМИ висследовании ВМС
2.1 Метод изучениярелаксации напряжения
2.2 Метод определениядинамических механических характеристик эластомеров
2.3 Измерение напряженияпри деформации
2.4 Прочность и модульупругости при изгибе
2.5 Испытания на прочность при ударе
2. 6 Световая(оптическая) микроскопия
2.7 Электроннаямикроскопия
2.8. Рентгеноструктурныйанализ
2.9 Электронография
2.10 Исследованиеполимеров методом УФ-спектроскопии
2.11. Оптическиеиспытания
2.12 Инфракраснаяспектроскопия (FTIR)
Глава 3. Экспериментальнаячасть
3.1 Мои уроки
Урок 1. Тема урок.Понятие о высокомолекулярных соединениях
Урок 2. Тема.Синтетические волокна
Урок 3. Тема. Распознаниепластмасс и химических волокон
3.1.1 Констатирующий среззнаний
3.2 Изложение материала вКБГУ
3.2.1 Вводное занятие потеме: «Полимеры»
3.2.2 Закрепление знанийматериалам лекции
3.2.3 Завершающийконтроль знаний по теме
3.3 Семинарское занятие.Решение задач3.4 Контрольный срез знаний(1 рейтинговая точка) Тесты
Обсуждение результатов. Выводы
Литература

Введение
 
Актуальностьработысостоит в том, что и в школьном и в ВУЗовском курсах химии очень велик проценттеоретических знаний о структуре и свойствах высокомолекулярных соединений. Иэто имеет место притом, что физические методы исследования при их оптимальномиспользовании при изучении курса могли бы весьма существенно повыситьэффективность преподавания и максимально приблизить знания студентов ишкольников к реальной структуре изучаемых веществ. Физические методыисследования, включаемые в содержание курса химии ВМС, не только даютпредставления о методах их использования, но и значительно расширяют общийкругозор учащихся. Необходимость такого использования ФМИ вытекает еще и измеждисциплинарной сущности проблемы изучения физики и химии высокомолекулярныхсоединений.
Гипотезаработы –мы предположили, что увеличение относительного вклада сведений о физических методахисследования в соответствующие разделы химии ВМС как в ВУЗе, так и школепозволит оптимизировать содержание и повысить качество учебно-воспитательнойработы.
Цельработы –теоретический поиск и экспериментальные исследования роли и места физическихметодов исследования при изучении некоторых разделов химии высокомолекулярныхсоединений в школе и в ВУЗе.
Длядостижения цели были поставлены следующие задачи:
1.        Провестианалитический обзор литературных данных по современным физическим методамисследования полимеров.
2.        Проанализироватьметодические материалы преподаваемой темы «Высокомолекулярные соединения».
3.        Учитываяизучаемый материал разработать различные подходы к проведению занятий по даннойтеме в школьном и вузовском курсе.
4.        Оценитьэффективность разработанных методических подходов после проведения уроков порезультатам итогового тестирования.
Объектисследования – учебно-воспитательный процесс, реализуемый в средней школе и науниверситета.
Предметисследования — выбор соответствующих форм организации занятий, обеспечивающихиспользование ФМИ при изучении дисциплины «Химия высокомолекулярныхсоединений».
Новизнаработы – впервыеставится задача увеличеия объема сведений о ФМИ в содержании курса «Химиявысокомолекулярных соединеий» помимо специальной дисциплины «Физические методыисследования»
Практическаязначимость — Работа проводилась в рамках цикла исследований, которые ведутся накафедрах химии высокомолекулярных соединений и педагогики и психологии и сразунепосредственно внедрена в учебную дисциплину.

Глава 1.Физические методы исследования в химии
 
Важнейшейособенностью современной химии является использование новых физико-химических ифизических методов исследования. Наряду с классическими характеристикамивеществ такими, как элементный состав, плотность, температура плавления икипения, показатель преломления, активно используются структурные методы (рентгеноструктурныйанализ, электронография, нейтронография), спектроскопические методы в широкомдиапазоне длин волн электромагнитного излучения (к новым методам можно отнестирадиоспектроскопию и лазерную спектроскопию). Важное значение в химии имеютмасс-спектрометрия и другие методы.
 
1.1Химические и физические свойства молекул и веществ
В основеопределения химических свойств находится молекулярная и структурная формулывеществ и реакционная способность. Обобщение химического эксперимента позволилосоздать теорию химического строения. Эта теория существенно обогатила науку овеществах, которой пользуются во многих других отраслях знаний.
Многие изхимических свойств прямо или косвенно связаны с физическими свойствами. Существуютсправочники, в которых приводятся все эти разнообразные физические свойства.Эти свойства важны сами по себе как характеристики вещества и для изучениявзаимозависимости самих этих свойств. Так, известно различие атомной структурыалмаза и графита, а также их механических свойств.
Важноотметить, что, к сожалению, теория химического строения дает качественную или влучшем случае полуколичественную картину соединения атомов в молекуле.Физические величины имеют определенные числовые характеристики. Поэтому мыможем в плане определения химического строения говорить о соответствии иликорреляции физических величин и характеристик химического строения.
Особое значениефизические методы имеют для целей определения состава веществ, то есть дляаналитической химии. Это особый раздел применения физических методов в химии.Часто трудно разделить исследования состава и полной идентификации вещества. Вбольшей степени в статье рассматривают вопросы идентификации и особенностейхимического строения веществ на основе физических методов. В силу особенностейфизических взаимодействий с веществом нет единого метода, который позволял быопределять все или очень большое число физических величин. Можно говорить оспециализации в использовании физических методов исследования.
 
1.2Классификация физических методов исследования в химии
Классификацияметодов не может быть абсолютно строгой, поскольку не всегда удается выделитьспецифические свойства, определяемые данным методом. Но в целом, возможно,оценить наиболее важные характеристики методов исследования [1].
 
1.2.1 Спектроскопическиеметоды
В большинствеэтих методов измеряют зависимость интенсивности излучения I, прошедшего черезвещество или рассеянное веществом, от частоты v, т.е.определяют функцию I(v).
Наибольшеераспространение для идентификации веществ получили колебательные и электронныеспектры, лазерная спектроскопия, а также спектры ядерного магнитного резонанса.
Вколебательной спектроскопии важно иметь полный интервал частот от очень низких,характерных для крутильных колебаний, до высоких значений. Частотыколебательных спектров используются также для расчета силовых полей молекул, тоесть для определения различного типа сил взаимодействия атомов в молекуле. Такназываемые силовые постоянные для значительного числа групп атомов обладаютсвойством переносимости, то есть постоянством в рядах сходных по строениюмолекул.
Электроннаяспектроскопия является очень чувствительным и удобным методом для определенияспектров поглощения, пропускания и отражения, изучения кинетики реакции,сопровождающихся спектральными изменениями. В обычных условиях спектры имеютдиффузный характер, что ограничивает их применение веществами, имеющимихромофорные группы. Эти спектры позволяют устанавливать наличие тех или иныхгрупп в молекуле, то есть осуществлять групповой анализ, изучать влияниезаместителей на электронные спектры и строение молекул, исследовать таутомериюи другие превращения.
Методядерного магнитного резонанса (ЯМР) основан на взаимодействии внешнегомагнитного поля с ядрами для которых спиновое квантовое число равно ½, атакже для ряда ядер со спиновым квантовым числом, большим ½. Одни и теже ядра атомов в различных окружениях в молекуле показывают различные сигналыЯМР. Отличие такого сигнала ЯМР от сигнала стандартного вещества позволяетопределить так называемый химический сдвиг, который обусловлен химическимстроением изучаемого вещества. В методиках ЯМР есть много возможностейопределять химического вещества. В методах ЯМР есть много возможностейопределять химическое строение веществ, конформации молекул, эффекты взаимноговлияния, внутримолекулярные превращения и т.п.
 
1.2.2Лазерная спектроскопия
Лазернаяспектроскопия позволяет исследовать вещества на атомно-молекулярном уровне свысокой чувствительностью, избирательностью, спектральным и временнымразрешением. В зависимости от типа взаимодействия света с исследуемымвеществом, методы лазерной спектроскопии подразделяют на линейные, основанныена одноквантовом линейном взаимодействии и нелинейные, основанные на нелинейномодноквантовом или многоквантовом взаимодействии. В спектральных приборахиспользуют лазеры с перестраиваемой частотой — от далекой ИК области довакуумного УФ, что обеспечивает возбуждение почти любых квантовых переходоватомов и молекул. Перестраиваемые лазеры с узкой полосой излучения, вчастности, инжекционные лазеры в ИК области и лазеры на красителях в видимойобласти (а в сочетании с нелинейным преобразованием частоты — в ближней УФ иближней ИК областях) дают возможность измерять истинную форму спектрапоглощения образца без какого-либо влияния спектрального инструмента.Использование перестраиваемых лазеров повышает чувствительность всех известныхметодов спектроскопии (абсорбционных, флуоресценции и т.д.) как для атомов, таки для молекул. На основе таких лазеров были разработаны принципиально новыевысокочувствительные методы: внутрирезонаторной лазерной спектроскопии, когерентногоантистоксова комбинационного рассеяния, резонансной фотоионизационной лазернойспектроскопии. Последний метод основан на резонансном возбуждении частицыимпульсным лазерным излучением, частота которого точно настроена на частотурезонансного перехода, и последующей ионизации возбужденной частицы путемпоглощения одного или нескольких фотонов из дополнительного лазерного импульса.При достаточной интенсивности лазерных импульсов эффективность резонанснойфотоионизации близка к 100%, такова же эффективность регистрации ионаэлектронным умножителем. Это обеспечивает высокую чувствительность метода ивозможность детектирования следов элементов в образцах на уровне 10-10-10-12% в обычных экспериментах, а в специальных — на уровне одиночных частиц.Высокая интенсивность излучения позволяет осуществлять нелинейноевзаимодействие света с атомами и молекулами, за счет чего значительная частьчастиц переведена в возбужденное состояние, а также становятся вероятнымизапрещенные одноквантовые и многоквантовые резонансные переходы между уровнямиатомов и молекул, ненаблюдаемые при слабой интенсивности света.
Применение лазеровв спектроскопии резко повысило возможность традиционных методов, крометого, позволило создать методы, основанные на принципиально новых физическихпринципах. Чувствительность спектроскопических методов доведена до предельногоуровня, ограниченного регистрацией единичных атомов и молекул. Методы лазернойспектроскопии используются в лазерной химии, лазерном разделенииизотопов.
Голография (от греческого holos — весь, полный,grapho — пишу) — способ записи и восстановления волнового поля, основанный нарегистрации интерференционной картины, которая образована волной, отраженнойпредметом, освещаемым источником света (предметная волна), и когерентнойс ней волной, идущей непосредственно от источника света (опорная волна).Зарегистрированная интерференционная картина называется голограммой.
Голограмма,освещенная опорной волной, создает такое же амплитудно-фазовое пространственноераспределение волнового поля, которое создавала при записи предметная волна.Таким образом, голограмма, за счет дифракции опорной волны на записанной в нейинтерференционной картине, преобразует опорную волну в копию предметной.

/>
/>
1.2.3 Дифракционныеметоды
Вдифракционных методах используются волновые свойства излучения и потока частицэлектронов и нейтронов. Волновые свойства рентгеновских лучей были открыты в1912 году немецким физиком Лауэ. Он заложил основы рентгеноструктурногоанализа. В 1927 году экспериментально подтверждено явление дифракцииэлектронов. Позднее открыта дифракция нейтронов.
Наиболееширокое применение в химии нашли два метода:
1.      Рентгеноструктурныйанализ, которыйпозволяет определять координаты атомов в трехмерном пространствекристаллических веществ от простейших соединений типа NaCI до сложных белков.
2.      Газоваяэлектронография, с помощью которой определяют геометрию свободных молекул в газах,то есть молекул, не подверженных влиянию соседних молекул, как это имеет местов кристаллах [1-4].
 
1.2.4 Оптическиеметоды
Суть методаосновывается на взаимодействии вещества со средой, а в качестве среды имеютэлектромагнитные волны оптического диапазона. В результате взаимодействияпроисходит изменение свойств веществ, вступивших в реакцию.
Применяетсядва общих способа измерения:
1) На глаз
2)Инструментальный метод
           Привзаимодействии вещества с электромагнитными волнами можно зафиксироватьследующие изменения:
— угол преломления,который обусловлен поляризацией молекул вещества
— поглощениесвета веществом
— электрическаяпроводимость, которая может меняться и т. д.
Диапазон э\мволн l=100– 100`000 м
J = с / l[Гц] /> V =1/ l[см -1]
Дляоптических методов анализа присущи такие характеристики, как коэффициентпреломления, оптическая плотность и т.д.

L = kּc
/>
Электромагнитное
излучение Ультрофиолетовый
Визуальный
(видимый) Инфракрасный λ=100 — 100000нм 100 — 360 380 — 760 760 — 100000
Весь спектробладает различными свойствами.
Есть методы,основывающиеся на поглощении света веществом. Поглощать свет могут молекулы иионы.
1)        колориметрия
2)        фотоколориметрия
3)        спектрофотометрия(использует весь диапазон) получают спектр вещества
Также можетпоглощаться атомами вещества – атомноабсоркционный метод.
Вещества,находящиеся в состоянии плазмы (высокая t), могут сами излучать свет.
Атомно-эмиссионныйспектральный анализ — практически самый распространенный экспрессныйвысокочувствительный метод идентификации и количественного определения малыхсодержаний элементов. Важным достоинством метода по сравнению с другимиоптическими спектральными, а также многими химическими и физико-химическимиметодами анализа является возможность одновременного количественногоопределения большого числа элементов в широком интервале концентраций с приемлемойточностью при использовании малой массы пробы.
Достоинствамиметода атомно-флуоресцентного анализа являются сравнительно низкий уровеньфона, высокая селективность измерений, малые спектральные помехи, что позволяетдетектировать слабые аналитические сигналы и соответственно очень малыеабсолютные количества элементов. К недостаткам метода атомно-абсорбционной и вопределенной мере атомно-флуоресцентной спектрометрии следует отнестизатруднительность одновременного определения нескольких элементов.
С точкизрения возможности определения ультрамалых абсолютных содержанийэлементов-примесей (#10-11-10-12 г) из оптических атомно-спектральных методовзаслуживают особого внимания новые атомно-флуоресцентные и атомно-ионизационныеметоды с возбуждением и ионизацией атомов с помощью перестраиваемых лазеров накрасителях, а также некоторые современные варианты оптическихатомно-эмиссионного и атомно-абсорбционного методов анализа. В последнее времяширокое распространение получил атомно-эмиссионный анализ с возбуждениемспектров в высокостабильной индуктивно-связанной плазме (ИСП-АЭС). Современныеанализаторы на основе этого метода обычно включают полихроматор с решеткойэшелле и приемники с зарядовой связью. Такая оптическая схема позволяетодновременно регистрировать все спектральные линии в ультрафиолетовом и видимомдиапазонах. Программное обеспечение современных ИСП-АЭС-анализаторов способноавтоматически рассчитывать концентрацию определяемых элементов по интенсивностиих спектральных линий с коррекцией фона и возможных спектральных наложений.Соответственно такие анализаторы отличаются высокой точностью ипродуктивностью.
Пламеннаяфотометрия основана на излучении (эмиссионный метод) световой энергии элементовв пламени.
Прифотометрии пламени анализируемый раствор сжатым воздухом или кислородом в видеаэрозоля вводят в пламя газовой горелки. При наличии в растворе ионовлегковозбуждаемых элементов пламя окрашивается вследствие характерныхизлучений, которые фиксируются фотоэлементом. Возникающий фототок измеряетсячувствительным гальванометром.
/>
Рис. 1.Схема эмиссионного пламенного фотометра:
1 —компрессор; 2 — стакан с анализируемым раствором; З — распылитель; 4 — вентиль,регулирующий подачу газа; 5 — манометр; б — промывалка; 7 — горелка; 8—вогнутое зеркало; 9 линза; 10 — светофильтр (монохрома тор); 11—фотоэлемент(фотоумножитель); 12 — усилитель; 13 — стрелочный гальванометр.
 
1.2.5 Масс–спектрометрияи спектроскопия электронов
Эта группаметодов отличается от предыдущих тем, что в результате взаимодействиякакого-либо падающего излучения или потока частиц. Так, в масс-спектрометриипадающим потоком может быть поток электронов, ультрафиолетовое излучение, потокзаряженных атомов или молекул, то есть ионов, которые порождают потокимолекулярных ионов, получившихся в результате распада молекулярного иона.
Методоммасс-спектрометрии определяют молекулярные массы, идентифицируют вещества,устанавливают химическое строение веществ, изучают теплоты испарения и реакции,механизмы химических реакций, измеряют потенциалы ионизации и энергии разрывахимических связей.
Масс-спектрометрияпредставляет собой метод исследования веществ, основанный на определении массы(точнее, величины т/г) и относительного количества ионов, образованных измолекул, подвергнутых ионизации. Приборы, позволяющие получить масс-спектры,называются масс-спектрометрами.
Каждый масс-спектрометрнезависимо от деталей конструкции состоит из следующих основных элементов:
1)системы введения веществав прибор;
2)источника ионов,предназначенного для получения ионов из анализируемых веществ;
3) масс-анализатора,предназначенного для разделения ионов2 по массам (вернее, поотношению массы к заряду — т/г);
4) детектора ирегистрирующего устройства, предназначенного для регистрации количества образующихсяионов различной массы;
5) вакуумной системы,обеспечивающей необходимый вакуум в приборе.
Схематическое изображениеустройства масс-спектрометра приведено на рис. 2. Прежде всего исследуемоевещество надо ионизировать. Наиболее распространенным методом ионизации ворганической масс-спектрометрии является бомбардировка вещества электронами вгазовой фазе. Система введения вещества в прибор необходима для переводаисследуемого соединения в газовую фазу и непрерывной подачи его с постояннойскоростью (так называемое мономолекулярное натекание) в источник ионов 1, гдепроисходит ионизация. В источнике ионов в условиях глубокого вакуума (10-5-10-9мм рт. ст.) электроны, эмитируемые раскаленным катодом 2, получают за счетускорения между заряженными пластинами определенную энергию (обычно 70 эВ).Проходя через разреженный газ, эти электроны сталкиваются с молекуламиисследуемого вещества. Как только энергия электронов окажется несколько вышепотенциала ионизации3 (9-12 эВ), становится возможным процесс ионизации.
/>
Рис 2. Схема устройстваоднофокусного масс-спектрометра:
1 – источник ионов; 2 –источник электронов — катод; 3- ускорительные пластины; 4 – масс – анализатор;5 – магнит; 6 – щель; 7 – коллектор ионов; 8 – умножитель (усиление ионныхтоков); 9- компьютер
Например, при этойэнергии процесс взаимодействия электрона с молекулой метана можно изобразитьтак:
СН4 + е — →СН4 + 2е-
Ион СН4 массакоторого с точностью до одного электрона равна молекулярной массе метана,называется молекулярным ионом (М +).
При энергияхбомбардирующих электронов порядка 30-100Эв происходит не только ионизация, но иразрыв химических связей в бомбардируемой молекуле с образованием положительнозаряженных ионов и нейтральных осколков.
Совокупность всехпроцессов, приводящих к образованию ионов различного вида, называетсядиссоциативной ионизацией.
Таким образом, врезультате диссоциативной ионизации в источнике ионов образуются положительныеионы с разной массой. Все эти ионы выталкиваются электрическим полем из камеры,формируются в пучок и, ускоряясь разностью потенциалов в 2-4кВ, вылетают вмасс-анализатор 4, в котором тем или иным способом делятся на группы или пучкиионов так, что в каждой из круп содержатся только ионы одной и той же массы.                                               
Изменяя напряженностьмагнитного поля H при постоянном ускоряющем напряжении U, можно последовательноподавать на коллектор регистрирующего устройства 7 ионы с той или иной массой.Таким образом осуществляется развертка спектра [3, 5-7].
 
1.2.6 Спектроскопическиеинтерференции
С моментаначала использования индуктивно-связанной плазмы для элементного анализа, этотметод ионизации развился в самый успешный из всех используемых. В начале ониспользовался как метод возбуждения в сочетании с эмиссионной спектроскопией. Впоследние 15 лет он широко используется в качестве источника ионов длямасс-спектрометрии. Определенные технические проблемы, связанные с отборомионов из плазмы, были успешно решены и комбинация источника синдуктивно-связанной плазмой и масс-спектрометра начала широкораспространяться.
Виндуктивно-связанной плазме ионы генерируются при атмосферном давлении, в товремя как масс-спектрометр работает при давлении меньше чем 10-5мБар. Между ИСП и МС используется интерфейс в виде «узкого горла», спомощью которого вытягиваются ионы из плазмы и осуществляется перепад давлений.В начале развития ИСП/МС в каечтве интерфейса просто использовалось вытянутоеносиком отверстие диаметром всего 50-70 мкм, охлаждаемое водой. Проблема,связанная с такой конструкцией заключалась в том, что холодные пограничные слоивпереди конуса способствовали генерации большого количества посторонних ионов.Эту проблему удалось преодолеть путем увеличения диаметра входного отверстия до1 мм, что отодвигало пограничные слои и ионы напрямую входили вмасс-спектрометр из плазмы. Эта методика известна как непрерывный отбор образцаи, следовательно, конус называется конус образца.
/> 
Рис. 3.Упрощенная схема масс-спектрометра высокого разрешения с индуктивно-связаннойплазмой:
1 — ИСПисточник ионов; 2 — интерфейс с конусом образца и скимерным конусом; 3 — передающая и фокусирующая оптика; 4 — фокусировка пучка ионов и ускорение; 5 — входная щель; 6 — электромагнит; 7 — электростатический сектор; 8 — выходнаящель; 9 — конверсионный динод; 10 — электронный умножитель
Спектроскопическиеинтерференции вызываются атомными или молекулярными ионами, имеющими такую женоминальную массу, что и изотоп анализируемого элемента.
1.2.7 Диэлькометрияи магнетохимия
В зависимостиот величин электрических дипольных моментов или магнитных характеристик веществвнешние электрическое и соответственно магнитное поля изменяют поведениевещества в этих полях по сравнению с поведением в отсутствие поля.
Измерениядиэлектрической проницаемости позволяют определить величину электрическогодипольного момента, который характеризует полярность молекул. Кроме того,величина является источником структурной информации при использованииаддитивных схем.
Магнетохимическиеисследования дают возможность оценивать по степени парамагнетизма числонеспаренных электронов, в атомах вещества. Диамагнетики выталкиваются магнитнымполем и степень этого выталкивания обусловлена электронным строением молекул ивещества. Особенно показательно различие молярных диамагнитныхвосприимчивостей, параллельных и перпендикулярных плоскости молекул бензола,нафталина и других ароматических углеводородов. Это доказывает существованиеэлектронных токов в плоскостях ароматических молекул.
 
1.2.8 Интеграцияразличных физических методов
Физические величины,получаемые разными физическими методами, дают не только более полное описаниефизического состояния веществ, но и более полное описание химического строениявеществ. Так, если рентгеноструктурное исследование не позволило определитькоординаты легких атомов водорода, то метод ЯМР дополняет картину химическогостроения веществ.
Рентгенографияи нейтронография дополняют друг друга тем, что в рентгеноструктурныхисследованиях определяют полное распределение электронной плотностикристаллических веществ, а в нейтронографических исследованиях – положение ядератомов таких веществ. При совместной обработке данных рентгенографии инейтронографии находят распределение электронной плотности в химических связях.Этого достигают тем, что из полной электронной плотности атомов веществавычитают электронную плотность атомных остовов, положение которых вычисляют изданных нейтронографии.
Более надежнои полно определяются геометрические параметры молекул вещества в газовой фазе,если используют одновременно данные газовой электронографии, микроволновойспектроскопии, колебательной спектроскопии и результаты квантово—химическихрасчетов. Только совместное использование данных перечисленных методовпозволяет решить поставленную задачу.
Поляризуемостьмолекул в общем случае выражается тремя числами, которые характеризуютразличную поляризуемость молекул в трех направлениях трехмерного пространства.Так, молекула хлорбензола имеет три так называемых главных значения дляполяризуемости: наибольшие вдоль кольца и меньшие в перпендикулярномнаправлении. Однако для того, чтобы экспериментально определить эти значения,необходимо совместно обработать данные по измерениям показателя преломления,изучить эффект Керра, найти электрический дипольный момент.
В связи состоль сложными проблемами в использовании физических методов имеет местоспециализация ученных. Как и в медицине, являющиеся очень наглядным примером,специалисты работают в относительно узких областях, которые требуют оченьглубоких знаний и экспериментальных навыков. Практически каждый из физических методовявляется областью специализации. Однако как физик, так и химик, должны иметьпредставление о возможностях различных методов. Химик должен правильно ставитьзадачу. Физик должен не только решать ее, но и знать, как его результатысопоставлять с другими методами.
Следуетотметить еще одно важное обстоятельство. В связи со сложностью и дороговизнойоборудования и различными возможностями метода распространения и широтаиспользования физических методов существенно неодинаковы. Наиболее широкоиспользуются методы колебательной спектроскопии, масс-спектроскопии,ультрафиолетовой спектроскопии и ядерного магнитного резонанса. К болееогрначенным по использованию в химических исследованиях относятся методымикроволновой спектроскопии, ядерного гамма-резонанса, ядерного квадрупольногорезонанса, газовой электронографии, фотоэлектронной спектроскопии и др.
В стольсложной ситуации помогает кооперация ученых, которая позволяет решатьвозникающие проблемы [7,8-11].

Глава 2. ФМИв исследовании ВМС
В настоящеевремя общеизвестна возросшая роль полимерных материалов в различных отрасляхпрактической деятельности человека. В связи с этим остается актуальной проблемаизучения существующих и разработки новых оригинальных методов изученияструктуры и свойств полимеров. Несмотря на обилие специальной литературы повопросам изучения, например, физико-механических свойств полимеров, ощущаетсядефицит методических разработок для широкого спектра дисциплин и спецкурсов,предназначенных для изучения полимеров и пластмасс различного назначения.
Приводимыйниже материал предназначен для студентов химического отделения,специализирующихся по органической химии и химии и физике высокомолекулярныхсоединений, а также может быть полезен аспирантам, инженерам и научнымработникам.
2.1 Методизучения релаксации напряжения
Явлениерелаксации — это процесс перехода из неравновесного в равновесное состояниелюбой физико-химической системы в пределах одного и того же фазового(агрегатного) состояния. Скорость процесса релаксации зависит от молекулярнойподвижности элементов структуры системы. Релаксационные процессы в полимерахследует рассматривать как макроскопическое проявление их молекулярнойподвижности в широком интервале температур. Для релаксационных процессовхарактерно уменьшение скорости их протекания с течением времени. Понятие«релаксационные свойства» охватывает весь комплекс вопросов,связанных с зависимостью механического поведения резины от временного режиманагружения.
Растяжениеявляется практически наиболее важным видом деформации, применяемым для оценкимеханических свойств полимера. В растянутом образце при условии неизменнойдеформации, е = const, наблюдаем процесс релаксации напряжения. Изучениерелаксации напряжения позволяет получить сведения о процессах, характеризующихсябольшими временами (т > и 1 с). Результаты испытания, полученные этимметодом, поддаются наиболее ясному физическому истолкованию и имеютнепосредственное практическое приложение к резинам, работающим в статическихусловиях деформирования.
Для изучениярелаксации напряжения используется прибор, показанный на рис. 4, в которомисследуемый образец 4 прикрепляется к неподвижному верхнему зажиму 3 иподвижному нижнему зажиму 5. Верхний зажим связан с измерительным устройством,состоящим из стальной пластины 2, закрепленной консольно, и индикатора часовоготипа 1. Растяжение образца и фиксирование заданной деформации осуществляетсяпри помощи устройства 7, связанного с нижним зажимом.
Припроведении эксперимента жесткая пружина 6, распрямляясь, задает нужную деформациюи фиксирует ее. Растянутый образец деформирует стальную пластину 2, по величинедеформации которой можно вести отсчет напряжения.
 
/>
Рис. 4.Принципиальная схема статического релаксометра

Деформацияобразца не остается строго постоянной: она немного увеличивается по мере того,как пружинящий элемент смещается при релаксации напряжения. Однако, если жесткостьпружины гораздо больше, чем жесткость образца, то релаксация напряжения будетопределять постоянство его деформации.
Термокамераимеет электрический обогрев. Температура в камере поддерживается с точностью ±0,5° при помощи схемы, в которой включены ЛАТР, вольтметр для регулированиянапряжения в зависимости от температуры и потенциометр КВШ-503 [12].
2.2 Метод определениядинамических механических характеристик эластомеров
Средиразнообразных методов изучения полимеров одно из важных мест занимают методы,связанные с исследованием поведения полимеров в переменных механических полях.Эти методы позволяют изучать температурно-частотную зависимость действительнойи мнимой частей комплексного модуля упругости или податливости, что дает ценнуюинформацию о молекулярном движении в материале и не может быть получено другимиметодами.
Натемпературной зависимости коэффициента механических потерь ж при постояннойчастоте обычно проявляются несколько максимумов, что свидетельствует ореализации в этих областях некоторых релаксационных механизмов. Так, например,в области перехода из стеклообразного в высокоэластическое состояниемеханические потери, характеризующие внутреннее трение в полимерах, проходятчерез максимум, и наблюдается резкое изменение динамического модуля упругости,связанное с движением сегментов полимерных цепей. Температурно-частотнаяобласть, в которой проявляется какой-либо релаксационный процесс, называетсяобластью дисперсии, областью перехода или областью релаксации.
В полимерахреализуются несколько переходов, обусловленных различными релаксационнымимеханизмами. Проявление этих переходов значительно лучше наблюдать при малыхчастотах действия внешних сил. Низкотемпературные переходы сдвигаются приповышении частоты в сторону высоких температур и могут перекрываться с другимиобластями дисперсии.
Частоиспользуется метод вынужденных нерезонансных колебаний, достоинством которогоявляется независимость частоты воздействия от температуры и свойствисследуемого материала.
Методвынужденных нерезонансных колебаний может применяться для определениядинамических величин материалов с большими потерями.
Дляисследования динамических величин эластомеров в ряду других методик применяетсяоснованная на использовании прибора ДИП (динамический испытатель полимеров)(рис. 6), состоящего из следующих основных частей: электромотора 1, редуктора2, вибратора 3, системы для измерения усилия, приложенного к образцу и егодеформации (4-7), устройства для крепления образцов (10, 11), термо- икриокамер 8, системы терморегулирования 9. Он позволяет изучать динамическиемеханические свойства полимеров в широких темпера-турно-частотных диапазонах врежиме вынужденных нерезонансных колебаний [6]. Блок-схема прибора ДИП показанана рис. 5.
/>
Рис. 5.Блок-схема динамического релаксометра марки ДИП:

1 — электромотор; 2 — редуктор;
3 — вибратор;4, 5 — тензодатчики;
6 — тензоусилитель; 7 — самописец;
8 — термокамера;
9 — терморегулирующийблок;
10 — образец;11 — нагружающий шток
Достоинствамиэтого метода являются: возможность варьирования частоты в широких пределах,независимость частоты от температуры и свойств исследуемого материала, а такжеотсутствие необходимости изменения размеров образцов при снятии частотныхзависимостей. Недостатком этого метода является ограниченность диапазонаохватываемых частот со стороны его верхней границы.
 
2.3 Измерениенапряжения при деформации
Зависимостинапряжения-деформации при растяжении определяют следующим образом. Образец,имеющий форму двойной лопатки, растягивают с постоянной скоростью ирегистрируют приложенную нагрузку и удлинение. После этого вычисляют напряженияи деформации:
/>
Универсальныйобразец для испытаний ISO R527

/>
Диаграмманапряжений
А: Пределпропорциональности.
B: Пределтекучести.
С: Пределпрочности.
Х:Разрушение.
0-А: Областьпредела текучести, упругие свойства.
После А:Пластичные свойства.
2.4             Прочностьи модуль упругости при изгибе ISO 178 (DIN 53452, ASTM D790)
2.5              
/>
Рис. 6. Современнаяустановка для испытаний на изгиб: «Флексометр»

Прочность наизгиб является мерой, показывающей, насколько хорошо материал сопротивляетсяизгибу, или «какова жесткость материала». В отличие от нагрузки прирастяжении, при испытаниях на изгиб все силы действуют в одном направлении.Обыкновенный, свободно опертый стержень нагружается в середине пролета: темсамым создается трехточечное нагружение. На стандартной машине для испытанийнагружающий наконечник давит на образец с постоянной скоростью 2 мм/мин.
Длявычисления модуля упругости при изгибе по зарегистрированным данным строитсякривая зависимости прогиба от нагрузки. Начиная от исходной линейной частикривой, используют минимум пять значений нагрузки и прогиба.
Модульупругости при изгибе (отношение напряжения к деформации) наиболее частоупоминают при ссылке на упругие свойства. Модуль упругости при изгибеэквивалентен наклону линии, касательной к кривой напряжения/деформации, в тойчасти этой кривой, где пластик еще не деформировался.
Значениянапряжений и модуля упругости при изгибе измеряются в МПа.
/>
Испытанияна изгиб

2.5 Испытанияна прочность при ударе
Понятиепрочности при ударе
Пристандартных испытаниях, например, испытаниях на растяжение и изгиб, материалпоглощает энергию медленно. Реально материалы очень часто быстро поглощаютэнергию приложенного усилия, например, усилия от падающих предметов, ударов,столкновений, падений и т.д. Целью испытаний на прочность при ударе являетсяимитация таких условий.
Дляисследования свойств определенных образцов при заданных ударных напряжениях идля оценки хрупкости или ударной вязкости образцов применяются методы Изода иШарпи. Результаты испытаний по этим методам не должны использоваться какисточник данных для проектных расчетов компонентов. Информация о типовыхсвойствах материала может быть получена посредством испытания разных типовиспытуемых образцов, приготовленных в различных условиях, с изменением радиусанадреза и температуры испытаний.
Испытания пообоим методам проводятся на ударном маятниковом копре. Образец зажимают втисках, а маятниковый копер с закаленной стальной ударной поверхностьюопределенного радиуса отпускают с заданной высоты, что вызывает срез образца отрезкой нагрузки. Остаточная энергия маятникого копра поднимает его вверх.Разность высоты падения и высоты возврата определяет энергию, затраченную наразрушение испытуемого образца. Эти испытания могут проводиться при комнатнойтемпературе либо при пониженных температурах для определения хладноломкости.Испытуемые образцы могут быть разными по типу и размерам надрезов.
Результатыиспытаний на удар падающим грузом, например, по методу Гарднера или изогнутойплитой, зависят от геометрии падающего груза и опоры. Их можно использоватьтолько для определения относительного ранжирования материалов. Результаты испытанийна удар не могут считаться абсолютными, кроме случаев, когда геометрияиспытательного оборудования и образца соответствуют требованиям конечногоприменения. Можно ожидать, что относительное ранжирование материалов по двумметодом испытаний будет совпадать, если характер разрушения и скорости удараодинаковы [12, 14-17].
Интерпретациярезультатов испытаний на удар — сравнение методов ISO и ASTM
Ударныехарактеристики могут в большой степени зависеть от толщины образца и ориентациимолекул. Разные толщины образцов, используемых в методах ISO и ASTM, могутвесьма значительно повлиять на значения прочности при ударе. Изменение толщиныс 3 мм на 4 мм может даже привести к переходу характера разрушения от вязкого кхрупкому из-за влияния молекулярной массы и толщины образца с надрезом прииспользовании метода Изода, как это продемонстрировано для поликарбонатныхсмол. На материалы, уже показывающие хрупкий характер разрушения при толщине 3мм, например, материалы с минеральными и стекловолоконными наполнителями,изменение толщины образца не влияет. Такими же свойствами обладают материалы смодифицирующими добавками, увеличивающими ударную прочность.
/>
Влияниетолщины и молекулярной массы образца с надрезом на результаты ударных испытанийполикарбонатных смол по Изоду

Ударнаяпрочность по Изоду ISO 180 (ASTM D256)
 
/>
Рис. 7Лабораторный прибор для измерения ударной прочности по Изоду
Испытанияобразцов с надрезом на ударную прочность по Изоду стали стандартным методом длясравнения ударной прочности пластиков. Однако результаты этого метода испытаниймало соответствуют реакции формованного изделия на удар в реальной обстановке.Из-за разной чувствительности материалов к надрезу этот метод испытанийпозволяет отбраковывать некоторые материалы. Несмотря на то, что результатыэтих испытаний часто запрашивались как значимые меры ударной прочности, этииспытания проявляют тенденцию к измерению чувствительности материала к надрезу,а не к способности пластика выдерживать удар. Результаты этих испытаний широкоиспользуются как справочные для сравнения ударных вязкостей материалов.Испытания образцов с надрезом на ударную прочность по Изоду лучше всего применимыдля определения ударной прочности изделий, имеющих много острых углов, напримерребер, пересекающихся стенок и других мест концентрации напряжений. Прииспытаниях на ударную прочность по Изоду образцов без надреза, применяется таже геометрия нагружения, за исключением того, что образец не имеет надреза (илизажат в тисках в перевернутом положении). Испытания этого типа всегда даютболее высокие результаты по сравнению с испытаниями образцов с надрезом поИзоду из-за отсутствия места концентрации напряжений.
Ударнойпрочностью образцов с надрезом по методу Изода является энергия удара,затраченная на разрушение надрезанного образца, деленная на исходную площадьпоперечного сечения образца в месте надреза. Эту прочность выражают вкилоджоулях на квадратный метр: кДж/м2. Образец вертикально зажимают в тискахударного копра.
ОбозначенияISO отражают тип образца и тип надреза:
ISO 180/1Aобозначает тип образца 1 и тип надреза А. Как можно увидеть на рисунке ниже,образец типа 1 имеет длину 80 мм, высоту 10 мм и толщину 4 мм.
ISO 180/1Oобозначает тот же образец 1, но зажатый в перевернутом положении (указываемыйкак «ненадрезанный»).
Образцы,используемые по методу ASTM, имеют подобные размеры: тот же радиус скругления уоснования надреза и ту же высоту, но отличатся по длине — 63,5 мм и, что болееважно, по толщине — 3,2 мм.
Результатыиспытаний по ISO определяют как энергию удара в джоулях, затраченную наразрушение испытуемого образца, деленную на площадь поперечного сечения образцав месте надреза. Результат выражают в колоджоулях на квадратный метр: кДж/м2.
Результатыиспытаний по методу ASTM определяют как энергию удара в джоулях, деленную надлину надреза (т.е. толщину образца). Их выражают в джоулях на метр: Дж/м.Практический коэффициент пересчета равен 10: т.е. 100 Дж/м равно приблизительно10 кДж/м2.
Разнаятолщина образцов может отразиться на различных интерпретациях «ударнойпрочности», как показано отдельно.

/>
Образцыдля измерения ударной прочности
 
/>
Рис. 8.Метод измерения ударной прочности по Изоду
 
Ударнаяпрочность по Шарпи ISO 179 (ASTM D256)
Основнымотличием методов Шарпи и Изода является способ установки испытуемого образца.При испытании по методу Шарпи образец не зажимают, а свободно устанавливают наопору в горизонтальном положении.
ОбозначенияISO отражают тип образца и тип надреза:
ISO 179/1Cобозначает образец типа 2 и надрез типа CI;
ISO 179/2Dобозначает образец типа 2, но ненадрезанный.

/>
/>
Образцы,используемые по методу DIN 53453, имеют подобные размеры. Результаты по обоимметодам ISO и DIN определяются как энергия удара в джоулях, поглощеннаяиспытуемым образцом, деленная на площадь поперечного сечения образца в местенадреза. Эти результаты выражаются в килоджоулях на квадратный метр: кДж/м2.
Методикаизучения радиотермолюминесценции (РТЛ) полимеров
Многиенеорганические и органические вещества, подвергнутые при низких температурах(обычно при 77 К) проникающей радиации, при последующем разогреве начинаютсветиться, т.е. спектр их высвечивания находится в видимой области.
Применениеметода РТЛ включает в себя три операции: облучение исследуемого образца принизкой температуре, последующий плавный разогрев облученного образца иодновременно с ним регистрацию свечения. При облучении веществ происходитстабилизация электронов и «дырок» в ловушках, которыми являютсядефекты их структуры. Рекомбинация зарядов приводит к люминесценции облученноговещества. В зависимости от способа активации зарядов различаются термо-, фото-и другие виды люминесценции. На температурной зависимости интенсивности РТЛмогут быть один или несколько максимумов, что указывает на существование одногоили нескольких типов ловушек в данном облученном веществе. Для неорганическихвеществ эти максимумы в общем случае не связаны с их молекулярной подвижностью.
Характернойособенностью РТЛ органических веществ и в первую очередь полимеров, являетсято, что максимумы свечения на кривой РТЛ проявляются в тех интервалахтемператур, где имеют место различные кинетические и структурные переходы.Посредством сравнения значений температур максимумов РТЛ и релаксационныхпереходов, обнаруженных другими методами (механических и диэлектрическихпотерь, термомеханических кривых и ЯМР), было показано, что они проявляются вобластях размораживания подвижности различных кинетических единиц. Такоесовпадение максимумов свечения РТЛ с областями кинетических и структурныхпереходов в полимерах дает основание считать, что акты рекомбинации зарядовосуществляются за счет размораживания теплового движения кинетических единиц,на которых находятся электронные ловушки или центры свечения. При этом времяжизни электрона в ловушке будет определяться временем релаксации кинетическойединицы, на которой находятся стабилизированные электроны.
Для каждогополимера характерна вполне определенная кривая высвечивания. Положениемаксимумов РТЛ зависит от дозы предварительного облучения, с увеличением дозы врезультате сшивания полимера температура максимума смещается в сторону высокихтемператур. Для совместимых смесей полимеров характерно наличие лишь одногомаксимума РТЛ при температуре стеклования смеси, причем его положение меняетсяпри изменении соотношения компонентов. Кривые РТЛ гетерогенных смесей полимеровпредставляют собой сумму кривых высвечивания отдельных компонентов, взятых в определенномсоотношении. Все это свидетельствует о том, что РТЛ облученных полимеров впервую очередь определяется процессами молекулярного движения. Изучая РТЛполимеров, удается определить не только температуры структурных и кинетическихпереходов, но и получить сведения об их характере и об активационных параметрахпроцессов молекулярного движения.
С помощьюметода РТЛ удается надежно зарегистрировать изменение температуры стеклованиядаже тогда, когда оно составляет всего 2-3 градуса. К достоинствам метода РТЛотносится, несомненно, и то, что образец полимера может быть в любом виде[14,17].
 
2.6 Световая(оптическая) микроскопия
Этот методсостоит в том, что исследуемый объект рассматривается в оптическом микроскопе впроходящем или отраженном свете, и в плоскости изображения объективной линзымикроскопа формируется увеличенное изображение предмета.
Обычноенаблюдение полимерных образцов в оптическом микроскопе «на просвет» внеполяризованном свете малоинформативное из-за малой разности оптическихплотностей различных структурных элементов. Положение существенно улучшаетсяпри использовании поляризованного света, поскольку кристаллизация и ориентацияполимеров приводят к появлению эффекта двойного лучепреломления.
Длина волнвидимого света составляет 0,4 – 0,8 мкм. Поэтому оптические методы позволяютразличать структурные элементы размером от нескольких до многих сотен микрон.
Методоптической микроскопии обычно не требует специального препарированияисследуемых объектов. Наиболее удобны для изучения в проходящем свете образцы ввиде тонких пленок или срезов с массивных блоков.
Методыоптической микроскопии используются при исследовании структурных образований вкристаллических полимерах, для наблюдения за структурными превращениями прикристаллизации и исследования кинетики этого процесса, контроля замакроскопической структурой материала, полученного в различных технологическихусловиях, а также наблюдения за структурными превращениями под влияниемразличных взаимодействий (деформационных, тепловых и т.п.).
 
2.7Электронная микроскопия
В электронныхмикроскопах источником излучения служит катод, испускающий пучок электронов(электронный луч). Перемещению электронов в пространстве соответствуютколебания определенной длины волны, зависящей от ускоряющего напряжения.
Как и всветовом микроскопе, в электронном микроскопе можно наблюдать увеличенноеизображение объекта, которое, однако, нельзя рассматривать как снимок,сделанный простым фотоаппаратом. Для правильной интерпретацииэлектронно-микроскопических снимков (изображений) необходимо знать законывзаимодействия электронов с исследуемым веществом.
Методомэлектронной микроскопии исследуют очень тонкие слои вещества порядка 1000А0 именьше. Это могут быть очень тонкие пленки или срезы Структуру поверхностиблочных материалов или поверхностей разлома исследуют с помощью метода рекчик,т.е. прозрачных отпечатков с поверхности исследуемого образца.
Возникновениеконтраста на электронно-микроскопических снимках связано с различнойрассеивающей способностью ядер разных атомов по отношению к электронному пучку.
Атомы тяжелыхметаллов наиболее сильно рассеивают электроны, поэтому часто для увеличенияконтраста полимерных объектов их оттеняют тяжелыми металлами, такими, как хром,палладий, золото, платина и т.п.
Важнымиограничением метода электронной микроскопии является его статический характер,обусловленный трудностями приготовления образцов, и возможность существенныхошибок в определении структуры.

2.8 Рентгеноструктурныйанализ
Рентгеноструктурныйанализ основан на использовании рентгеновского излучения, длина волн котороголежит в интервале от 0,1 до 100А0. На практике для исследованияполимеров наиболее широко используют антикатод рентгеновской трубки,изготовленной из меди. Из испускаемого излучения никелевым фильтром отбирается /> - линия сдлиной волны 1,54 А0.
Теориярентгеноструктурного анализа основана на гипотезе Гюйгенса – Френеля. Согласноэтой гипотезе, точка, до которой доходит электромагнитное колебание, может всвою очередь рассматриваться как центр излучения (рис. 9).
На немпоказана одномерная структура, на которую падает параллельный пучок лучей S0.Каждый узел, показанный на схеме рассматривается как источник колебаний,создающих лучи S. Эти лучи интерферируют в плоскости экрана. При этомсуществуют такие точки на экране, положение которых характеризуется углом /> междунаправлением падающего угла и отражающей плоскости, в которых интенсивностьинтерференции лучей, дифрагированных во всех узлах структур, минимальна.
/>
Рис. 9. Схемаотражения лучей от одномерной структуры с периодом d.

Угол /> определяетсяпо формуле Вульфа – Брэгга:
/> (1)
где d –период одномерной структуры (расстояние между плоскостями);
/>длина волныпадающего излучения;
n — целыечисла, называемые порядком отражения (1,2,3…). Для трехмерной решетки спериодом идентичности в каждом направлении a,b и c должны выполняться тридифракционных условия:
/>
/>  (1.1)
/>
где m, n, kцелые числа.
Однако триугла в пространстве не могут быть выбраны произвольно поскольку углы междупроизвольной прямой и тремя взаимно перпендикулярными координатными осями a,b,cсвязаны геометрическим уравнением:
/> (1.2)
Уравнения(1.1) и (1.2) называются уравнениями Лауэ. Приведенные формулы позволяютвычислить размеры периодов идентичности d. Так, если используетсямонохроматические излучения с известной длиной волны /> и экспериментально определеныуглы />, вкоторых максимальна интенсивность рассеянного излучения, то d легко находитсяпо формуле Вульфа – Брэгга.
Структурнаяупорядоченность расположения макромолекул и их частей обусловливаетсуществование нескольких уровней периодичности, характеризуемых своимиразмерами (величиной периода).
В полимерахразличают три основных вида упорядоченности:
а) Малыйпериод — это размеры элементарной кристаллографической решетки, т.е.наименьшего структурного элемента («кирпичика»), путем различных сочетаний, накоторых построены все кристаллические тела.
б) Шагспирали характеризует периодичность вдоль цепи и имеет размеры порядканескольких десятков A0. Это специфическая характеристикамакромолекулы определенного химического строения.
в) Большиепериоды характеризуются размерами в сотни A0.
Рентгеноструктурныйанализ позволяет получать обширную информацию о строении полимеров и егоизменении в результате тепловых, механических и других воздействий, о фазовыхпревращениях и конформации макромолекул, о характере ориентациикристаллографических и молекулярных осей в кристаллографической ячейке и ихизменении в результате внешних воздействий. Кроме того, рентгеноструктурныйметод дает возможность определять средние размеры и распределение по размерамкристаллов, степень дефектности кристаллической структуры и многое другое.
Если вматериале существуют упорядоченные частицы с характерными расстояниями d(межплоскостные расстояния) между ними, причем d соизмеримо или больше длиныволн рентгеновского и излучения, то наблюдатель видит картину интерференциидифрагированных лучей, по которой можно судить о значениях d.
Дифракциярентгеновских лучей под малыми углами дает основание для суждения о величинебольшого периода и его изменение при различных термомеханических воздействиях,о состоянии (плотности) аморфных прослоек, а также позволяет регистрироватьвозникновение мельчайших трещин в полимерах. Особая ценность методоврентгеноструктурного анализа состоит в том, что они не требуют специальногопрепарирования объектов и позволяют изучать структуру полимеров и еепревращения непосредственно под действием внешних полей, в частности тепловых имеханических.
2.9 Электронография
Электронография– это метод исследования строения вещества, основанный на дифракции электронов.Принципы электронографии практически ничем не отличаются от основрентгеноструктурного анализа.
Электроныинтенсивно поглощаются веществом, поэтому электронографические исследованияпроводятся в глубоком вакууме на очень тонких слоях веществах (10-7 — 10-6см).
Длина волныэлектронов значительно меньше длины волны рентгеновских лучей, поэтому методэлектронографии позволяет получать информацию об упорядоченности структурыполимера на значительно более мелких участках образца. В этом состоитопределенное преимущество электронографического метода передрентгеноструктурным, однако, необходимо учитывать, что поток электронов можетприводить к структурным превращениям полимеров, в частности разрушатьупорядоченности и иногда даже вызывать деструкцию макромолекул с образованиемакрорадикалов.
Нейтронография
Методнейтронографии основан на эффекте рассеяния потока медленных нейтронов атомнымиядрами вещества. Контраст появляется вследствие различия интенсивностирассеяния монохроматического потока нейтронов на ядрах различной массы, причемсущественно, что в отличие от рентгеновских лучей и электронов поток нейтроновне несет электрического заряда и, следовательно, интенсивность их рассеянияопределяется только массой ядра. Практически применение метода нейтронографииосновывается на сравнении интенсивности рассеяния на ядрах водорода и дейтерияпри исследовании системы, содержащей некоторое количество дейтерированных молекулв среде водородосодержащих цепей, или наоборот. Контраст в этом случае особенновелик из-за двукратного изменения рассеивающей массы. Источником потоканейтронов обычно являются ядерные реакторы. Длина волны потока зависит отэнергии нейтронов, области температуры 20-1000С отвечают значения />, равные 1,6 –1,8 A0. Используя «холодные» нейтроны, получают пучки с длинами волндо 10 A0.
В настоящеевремя нейтронография применяется для оценки размера макромолекул в твердомстеклообразном полимере.
2.10 Исследованиеполимеров методом уф-спектроскопии
Ультрафиолетовая(УФ) спектроскопия охватывает коротковолновую область оптического диапазона и содной стороны примыкает к видимой области спектра, а с другой – крентгеновской. Длины волн УФ и видимой областей принято выражать в нанометрах (нм).Весь УФ-спектр делят на ближний с длиной волны 400-300 нм, дальний – 300-200 нми вакуумный с длиной волны 200-50 нм.
ВУФ-спектроскопии используют и спектры излучения, и спектры поглощения. Приисследовании полимеров пользуются в основном спектрами поглощения.
Привоздействии света УФ и видимого диапазонов длин волн происходит возбуждениеэлектронных оболочек молекул вещества, что обусловлено переходом валентныхэлектронов, а также неспаренных электронов из основного состояния ввозбужденное с более высокой энергией. Это сопровождается появлением полос поглощенияв спектре при длинах волн, соответствующих разности энергий возбужденного иневозбужденного уровней. Каждому электронному уровню молекулы соответствуетнабор колебательно-вращательных уровней. Так как энергия возбужденияэлектронных оболочек молекулы значительно больше энергии возбуждения ееколебаний, то переход электронов обычно сопровождается изменениемколебательно-вращательного состояния молекулы. Поэтому молекулярно-электронныеспектры жидкостей и твердых тел состоят из широких полос.
Избирательноепоглощение в УФ и видимых областях спектра характерно для ненасыщенныхсоединений. Их поглощение определяется наличием в ненасыщенных связей легковозбудимых п-электронов. Группы атомов, ответственные за избирательноепоглощение, называют хромофорами.
Положениеполос поглощения хромофоров и их интенсивность могут значительно изменяться взависимости от природы групп атомов, присоединенных к молекуле, содержащейхромофор, и не имеющих собственного поглощения. Такие группы называютсяауксохромами.
Как и большинствонасыщенных соединений, не содержащих кратных связей, полимеры прозрачны в вближней УФ и видимой областях спектра (полиолефины, полимеры сополимеры хлор- ифторпроизводных этилена, поливиниловый спирт и т.д.). Полимеры сложных эфировакриловых кислот (полиакрилат, полиметилакрилат), поливиниловые сложные эфиры(поливинилацетали и т.п.), а также полимерные эфиры карбоновых кислот,содержащие карбонильный хромоформ, поглощают на границе вакуумной УФ-области(около 200 нм). Полимеры, содержащие карбоксильный хромоформ или бензольныекольца, поглощают в значительной части УФ-области. Спектры полимеров вУФ-области, как правило, невыразительны и не имеют практического применения дляисследования структуры.
УФ-спектрышироко используются также для исследований донорно-акцепторного взаимодействияв радикальной полимеризации. Отмечено, что в спектрах молекулярных комплексовдонорно-акцепторного типа могут наблюдаться полосы поглощения, характерные длясвободных донора (Д) и акцептора (А), а также полосы «переноса заряда»,соответствующие различным возбужденным состояниям Д и А. Коэффициент поглощениядля свободных доноров и акцепторов модно вычислить из оптической плотностирастворов известной концентрации чистых компонентов; в большинстве случаевтолько часть донора или акцептора входят в состав комплекса даже в присутствиибольшого избытка другого компонента.
УФ-спектроскопияпозволяет исследовать твердые полимеры (пленки, порошки, таблетки, получаемыеиз тонкоизмельченной примеси полимера и бромида калия) и их растворы.
Приисследовании растворов используют растворители, поглощающие свет в области длинволн менее 200 нм, например, предельные углеводороды (гексан, гептан),циклогексан. Можно использовать хлороформ этилацетат, дихлорэтан, этилацетат,которые поглощают свет в области менее 250 нм, а также воду, спирты, и другиесоединения, прозрачные для того диапазона УФ-излучения, который обычноиспользуют в аналитических целях. Выбор растворителя ограничиваетсярастворимостью полимеров и также возможностью искажения спектров вследствиереакций комплексообразования и ассоциаций между растворенным веществом ирастворителем.
Существуетдва основных типа приборов для УФ-спектроскопических исследований – однолучевойи двулучевой, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.Однолучевой прибор, измеряющий оптическую плотность по отдельным точкам, всочетании с измерительной системой по схеме уравновешенного моста являетсянаилучшим прибором для точных количественных измерений, однако работа на нем трудоемкаи долговременна. Двухлучевой регистрирующий прибор позволяет получать хорошиеспектры для качественного изучения, однако для количественных целей он менееточен, чем однолучевой.
Однолучевыеспектрофотометры СФ-26 и СФ-16 предназначены для измерения пропускания иоптической плотности растворов и твердых веществ в диапазоне 186-1100 нм.Спектрофотометр СФ-26 поставляется в двух вариантах – основном идополнительном, включающем цифровой вольтметр Щ1213, который используетсявместо стрелочного прибора для более объективного измерения пропускания(оптической плотности). Однолучевой спектрофотометр СФ-46 со встроенноймикропроцессорной системой предназначен для измерения пропускания, оптическойплотности жидких и твердых веществ в области 190-1100 нм. Диспергирующимэлементом служит дифракционная решетка с переменным шагом и криволинейнымштрихом.
Регистрирующиедвухлучевые спектрофотометры СФ-10, СФ-14, СФ-16 предназначены для измеренияпропускания и оптической плотности прозрачных и мутных сред и коэффициентовдиффузного отражения твердых и порошкообразных веществ в видимой областиспектра (от 400 до 750 нм). Спектрофотометры состоят из осветителя, двойногопризменного монохроматора, фотометра поляризационного типа, премно усилительнойчасти и записывающего механизма [17, 19-23].
 
2.11 Оптическиеиспытания
 
Мутность исветопропускание ASTM D1003
Мутностьвызывается рассеянием света в материале и может быть следствием влияниямолекулярной структуры, степени кристаллизации либо посторонних включений наповерхности или внутри образца полимера. Мутность свойственна толькополупрозрачным или прозрачным материалам и не относится к непрозрачнымматериалам. Мутность иногда считают противоположностью к глянцу, которыйсобственно может быть поглощением падающего пучка света. Однако согласно методуиспытания на мутность, фактически измеряют поглощение, пропускание и отклонениелуча света полупрозрачным материалом.
Образецпомещают на пути узкого пучка света таким образом, что часть света проходитчерез образец, а другая часть не встречает препятствия. Обе части пучкапроходят в сферу, оснащенную фотодетектором.
Можноопределить две величины:
Общуюинтенсивность пучка света;
Количествосвета, отклоненного более чем на 2,5° от исходного пучка.
По этим двумвеличинам можно вычислить следующие два значения:
Мутности, илипроцента подающего света, рассеянного более чем на 2,5° и коэффициентасветопропускания, или процента падающего света, который пропускается черезобразец.
Глянец DIN67530, ASTM D523
Глянец связансо способностью поверхности отражать больше света в некотором направлении посравнению с другими направлениями. Глянец можно измерить с помощью глянцемера.Яркий свет отражается от образца под углом, а яркость отраженного светаизмеряют фотодетектором. Наиболее часто используют угол 60°. Более блестящиематериалы можно измерять под углом 20°, а матовые поверхности — под углом 85°.Глянцемер калибруют при помощи эталона из черного стекла, имеющего значениеглянца 100.
Пластикиимеют меньшие значения — они строго зависят от способа формования.
/>
Рис. 10.Метод измерения глянца

В методахиспытаний мутности и глянца измеряют, насколько хорошо материал отражает илипропускает свет. Эти методы количественно определяют классификацию материала,например «прозрачный» или «блестящий». Тогда как мутностьсвойственна только прозрачным или полупрозрачным материалам, глянец можноизмерить для любого материала. Оба вида испытаний на мутность и глянец являютсяточными. Но они часто используются для оценки внешнего вида, который болеесубъективен. Корреляция между значениями мутности и глянца, а также то, как людиоценивают «прозрачность» или «блеск» пластика, являютсянеопределенными [23-26, 34].
2.12 Инфракраснаяспектроскопия (FTIR)
Позволяетопределять химические структуры и их изменения в полимерах и добавках за счетпередачи информации или прямого отражения от поверхностей деталей, пленок,покрытий, ламинатов, помутнений и загрязнений поверхности. Ее также можноиспользовать для изучения остаточной ненасыщенности, сшивания, развитияингредиентов, включений. Программное обеспечение для сопоставительных спектров,включая пиролизатные спектры, облегчает идентификацию полимеров и добавок.
Инфракраснаямикроспектроскопия позволяет исследовать небольшие пятна, включения и прочиедефекты или разрушения местного характера. Некоторые системы предназначены длявстроенной идентификации пластмасс, такие как, например, Matrix PID от BrukerOptics (см. фото 'Matrix PID', любезно предоставленное Bruker Optics)
• Жирныекислоты, их соли, сложные эфиры и амиды, используемые в качестве смазочныхвеществ или веществ, улучшающих обрабатываемость, термостабилизаторы PVC,эмульгаторы…
• Хвойныепроизводные: сосновый деготь, канифоль, терпен, используемые в качестве веществдля повышения клейкости или веществ, улучшающих обрабатываемость.
• Вулканизированныерастительные масла или фактисы, используемые в каучуковых рецептурах.
• Производныефенола, используемые в качестве антиоксидантов.
• Жидкийдеполимеризованный натуральный каучук, используемый в качестве сшиваемогополимерного пластификатора.
• Эпоксидированноесоевое масло, используемое в качестве пластификатора…
/> 
Рисунок11: Matrix PID
FTIR можетсочетаться с пиролизом, что упрощает приготовление образца, или же сгельпроникающей хроматографией, которая позволяет пролить свет на развитиехимических структур [28-32].

Глава 3.Экспериментальная часть
3.1 Моиуроки
 
Урок 1.Тема урок. Понятие о высокомолекулярных соединениях
Цельурока: Систематизироватьи углубить знания учащихся о высокомолекулярных веществах.
Задачи: 1. ввести понятия –мономер, полимер, степень полимеризации, структурное звено, средняямолекулярная масса. 2. Ознакомить с разными структурами полимеров (линейной,разветвлённой и др.). 3. научить доказывать влияние строения полимеров на ихсвойства. Ученики должны узнать сущность реакций полимеризации иполиконденсации, уметь записывать уравнения химических реакций.
Материалыи оборудование: моделимолекул этилена, пропилена, хлорвинила, стирола;выставка изделий из пластмасс и полимеров.
Тип урока:комбинированный,с элементами беседы и лекции.
/>Ходурока
1.Организационыймомент,т.е. приветствие, проверка присутствующих (1-2 мин.).
I. Опросдомашнего задания и подготовка к восприятию нового материала (10-12 мин.).
Фронтальнаябеседа.
Вопросы:
Какиеуглеводороды вы знаете?
Ответ: В органической химииразличают предельные углеводороды (алканы), непредельные (алкены, алкадиены иалкины) и ароматические углеводороды.
2.Какие углеводородыназываются непредельными и как их подразделяют? Напишите общие формулынепредельных углеводородов?
Ответ. Непредельными называютсяуглеводороды, молекулы которых содержат кратные (двойные или тройные) связи.Общая формула углеводородов, содержащих одну двойную связь (алкенов) – CnH2n.Общая формула углеводородов с двумя двойными связями (диенов) — CnH2n-2.Такую же формулу имеют УВ с одной тройной связью (алкины).
3.        Какиеиз углеводородов способны вступать в реакцию полимеризации?
Ответ: В реакции полимеризацииспособны вступать алкены, диеновые углеводороды, алкины. Из ароматическихуглеводородов стирол участвует в реакциях полимеризации.
4.        Почемуименно из этих углеводородов можно получить полимеры?
Ответ: Непредельные углеводородывступают в реакцию полимеризации из-за наличия у них в молекулах кратныхсвязей, которые разрываются вследствие соединения молекул друг с другом.
Участиестирола /> вреакции полимеризации объясняется тем, что в боковой цепи его молекулсодержится непредельный радикал винил.
II.Изучение нового материала (20-25 мин.).
Полимеры –высокомолекулярные соединения, вещества с большой молекулярной массой (отнескольких тысяч до нескольких миллионов), в которых атомы, соединенныехимическими связями, образуют линейные или разветвленные цепи, а такжепространственные трехмерные структуры. К полимерам относятся многочисленныеприродные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, крахмал, каучук идругие органические вещества. Большое число полимеров получают синтетическимпутем на основе простейших соединений элементов природного происхождения путемреакций полимеризации, поликонденсации, и химических превращений.
1.Значениевысокомолекулярных соединений.
2.Основныепонятия (например, реакций полимеризации этилена):
мономер,полимер, структурное звено, степень полимеризации.
3.Геометрическая структура или форма макромолекулы полимеры:
линейная,разветвленная, пространственная.
/>
4.Характеристика молекулярной массы полимера.
5. Свойстваполимеров:
высокая механическаяпрочность, не имеют определённой температуры плавления и кипения, отсутствиелетучести, вязкость растворов, нерастворимость в воде.
6. Способыполучения (синтеза) полимеров:
а) Реакция полимеризации; б) Реакцияполиконденсации
1. Полимеризация — это процесс образованиявысокомолекулярных соединений по цепному механизму без выделения низкомолекулярногосоединения.
2. Полиприсоединения — это процесс образованиявысокомолекулярных соединений по ступенчатому механизму без выделениянизкомолекулярных продуктов.
3.        поликонденсация– это получение высокомолекулярного соединения по ступенчатому механизму свыделением низкомолекулярного продукта.

7. Экологические проблемы,связанные с полимерами.
          Синтетическиеполимеры имеют определенные преимущества по сравнению с другими материалами(например, древесиной или сталью), поэтому они находят широкое практическоеприменение. Однако ликвидация отходов, содержащих синтетические полимеры,представляет чрезвычайно серьезную экологическую проблему. Например, присжигании поливинилхлорида на мусоросжигательных заводах могут образовыватьсядиоксины и выделяться тяжелые металлы. Кроме того, синтетические полимеры имеютнизкую термостойкость, при нагревании они разлагаются с образованием токсичныхпродуктов. Некоторые синтетические полимеры выделяют вредные для здоровья пары(особенно фенолформальдегидные смолы, используемые в качестве связывающихвеществ в древесно-стружечных плитах и покрытиях).
Знаете ливы что…
1. Сложностьповторного использования резины из старых шин связана с тем, что онавулканизированная.
Американские ученыеобнаружили в горячих источниках Йеллоустонского национального парка бактерии,которые способны переваривать серные мостики в вулканизированной резине.Получается сырая резина, которая в количестве до 20 % можно вводить в массу дляизготовления новых шин.
2. Применениеотслужившим шинам свое автомобильным шинам нашла австралийская фирма«Марвел-Линк». Там из старых шин делают резиновый порошок, который можноиспользовать тремя способами. Во-первых, порошок из старой резины можно вколичестве до 50 % добавлять в новую резину при изготовлении новых шин.Во-вторых, после специальной обработки такой порошок сильно поглощает нефть иможет использоваться для сбора нефти, разлитой при разных авариях, в том числеи с поверхности воды. В-третьих, резиновым порошком можно засыпать городскиесвалки, ведь сейчас для этого тратится ценный стройматериал – крупный карьерныйпесок.
8.Общий выводпо уроку.
III.Закрепление знаний по пройденной теме (5 мин.).
1.Задание надом.
Записи втетради, упражнения 1-3.
2.Фронтальная беседа.
а) Почемуструктурным звеном полиэтилена считают − CH2 − CH2−,а не − CH2 − ?
б) Широкораспространённый полимер полихлорвинил (поливинилхлорид) имеет строение:
/>
Найдитеструктурное звено полимера и определите структурную формулу мономера.
в) Полиэтиленс молекулярной массой около 500 представляет собой вязкую жидкость. Вычислитестепенью полимеризации такого полиэтилена.
 
Урок 2.Тема. Синтетические волокна
Цельурока: 1.Обобщить и углубить знания учащихся о волокнах, их классификации, строении,свойствах. Ввести понятие синтетических волокон.
Научить записывать вобщем виде уравнения получения синтетических волокон 3. Научить учащихсясравнивать, обобщать, высказывать суждение о свойствах веществ на основе ихстроения.
Тип урока: лекция.
Ход урока
I.Подготовка к восприятию нового материала.
Фронтальнаябеседа.
1. Какклассифицируют волокна?
2. Какие вызнаете волокна? Каковы их свойства? Где они применяются?
II.Изучение нового материала.
1. Кратко оклассификации волокон.
Демонстрация:«Коллекция волокон», «Образцы синтетических волокон».
2.Синтетическое волокно – лавсан: объяснить его название, сырьё, свойства иприменения.
3.Синтетическое волокно – капрон: сырьё, свойства и применения.
III.Закрепление новых знаний.
1.Задание надом.
Записи втетради, упражнения 1-2, подготовка к практической работе.
Дляпрактической работы перечертить таблицу, только написать полиэтилен,поливинилхлорид, фенол-формальдегидные смолы, капрон, полистирол. Для волокон –таблица, выписать хлопок, шерсть, лавсан, капрон.
2.Фронтальная беседа:
Самостоятельнаяработа по карточкам (на 10 мин.) по одному вопросу.
Карточка №1. Широко распространённыйполимер полихлорвинил (поливинилхлорид) имеет строение:
/>
Найдитеструктурное звено полимера и определение структурную формулу мономера.
Карточка №2. Какими признакамидолжны характеризоваться вещества, вступающие в реакции: а) полимеризации; б)поликонденсации? Приведите примеры.
Карточка №3. Опишите свойстваполиэтилена и полипропилена. Где они применяются?
 
Урок 3.Тема. Распознание пластмасс и химических волокон.
Тип урока:Практическая работа
Цельурока:1. Закрепить и углубить знания учащихся о пластмассах и химических волокнах.2.Научить умению определять пластмассы и химические волокна, соблюдать правилапо технике безопасности при работе с органическими веществами.
Ход урока
I.Подготовка к выполнению практической работы.
1. Беседаучителя о правилах по технике безопасности при работе с органическими веществами.2. Порядок выполнения работы (беседа).
II.Проведение практической работы.
Дляпроведения практической работы использовать, свои таблицы и практическуюработу, в учебнике для 11 класса [1].
Распознаваниепластмасс следует начать с внешнего осмотра, а затем перейти к исследованию ихотношения к нагреванию и горению. Потом испытывают действие на нихрастворителей.
Распознаваниеволокон начинают с их сжигания. При этом прослеживают, с какой скоростьюпроисходит горение, исследуют запах продуктов разложения, свойства остатка,который образуется после горения. Затем проверяют действие на волокна кислот,щелочей и растворителей.
Например, вотдельных пакетах под номерами разложены разные пластмассы: № 1–поливинилхлорид; № 2 – полиэтилен; № 3 – полистирол; № 4 –фенол-формальдегидная пластмасса; №5 –капрон. В других пакетах под номерами –образцы волокон: № 1 – шерсть; № 2- хлопок; № 3 – вискоза; № 4 – ацетатноеволокно; № 5 – лавсан. Учащиеся берут из каждого пакета образцы волокон ипластмасс и исследуют их (по продуктам сжигания, действию кислот, щелочей и т.д.). После определения данного образца они ставят соответствующий номер в своейтаблице.
2. Приведениев порядок своего рабочего места. Выводы по работе, необходимые записи.
III.Закрепление знаний, умений, навыков.
Подготовка кследующей теме. [34, 36].
 
3.1.1Констатирующий срез знаний
В качествесреза был проведен письменный опрос на следующие вопросы:
1.     Чтотакое полимеры?
2.     Чтотакое мономер?
3.     Чтотакое степень полимеризации?
4.     Чтовы понимаете под словом полимеризация?
5.     Дайтеопределение поликонденсации.
6.     Отличиеполимеризации от поликонденсации.
7.     В чемотличие термопластов от термореакторов?
8.     Чтовы знаете о полимерах?
9.     Какиеизделия из полимеров вам знакомы?
Результатыответов как оказалось не так уж и плохи, некоторые получили положительныеоценки.Оценка 2 3 4 5 Количество учеников 4 12 7 3
3.2Изложение материала в университете
 
3.2.1 Вводное занятие потеме: «Полимеры»
Планируемыерезультаты обучения: знать основные понятия химии высокомолекулярных веществ(мономер, полимер, структурная звено, степень полимеризации, линейная,разветвленная и пространственная структуры), влияние строения на свойстваполимеров. Знать сущность реакций полимеризации и поликонденсации.
Краткоесодержание темы. Высокомолекулярные соединения, т.е. соединения с большоймолекулярной массой называются полимерами. Низкомолекулярное вещество, изкоторого синтезируют полимер, называется мономером; многократно повторяющиесяв макромолекуле группы атомов – структурными звеньями.
Напишемуравнение реакции полимеризации пропилена:
n CH2= CH ®(–CH2–CH–)n
 | |
 CH3CH3
Молекуламономера и структурное звено макромолекулы одинаковы по составу, но различны построению. В молекуле пропилена имеется двойная связь, в структурном звенеполипропилена она отсутствует.
Число n вформуле полимера показывает, сколько молекул мономера соединяется вмакромолекулу (сколько раз повторяется структурное звено). Оно называетсястепенью полимеризации.
Макромолекулыполимеров могут иметь различную геометрическую форму:
а) линейную,когда структурные звенья соединены в длинные цепи последовательно одно задругим (полиэтилен, полипропилен);
б)разветвленную (крахмал);
в)пространственную, когда линейные молекулы соединены между собой химическимисвязями (в вулканизированном каучуку-резине).
Геометрическаяформа полимеров существенно сказывается на их свойствах.
Понятиемолекулярная масса для полимеров имеет некоторые особенности. В процессеполимеризации в макромолекулы соединяется различное число молекул мономера взависимости от того, когда произойдет обрыв растущей полимерной цепи.Вследствие этого образуются макромолекулы разной длины и, следовательно, разноймассы. Поэтому обычно указываемая для такого вещества молекулярная масса – этолишь ее среднее значение, от которого масса отдельных молекул существенноотклоняется в ту или иную сторону.
Важнымсвойством полимеров является их высокая механическая прочность, что в сочетаниис легкостью, химической стойкостью и обусловливают их широкое применение.
ВМСсинтезируют преимущественно двумя способами – полимеризацией и поликонденсациейнизкомолекулярных веществ.
Реакцияполимеризации – это процесс последовательного соединения одинаковых молекул(мономеров) в более крупные.
Вступать втакие реакции могут соединения, в молекулах которых содержится двойная связь.При разрыве такой связи в молекуле освобождаются две валентности для соединенияс другими молекулами, что необходимо для образования ВМС.
Процесс идетпостепенно, через образование свободных радикалов. Чтобы началось образованиесвободных радикалов, к мономеру добавляют инициатор – неустойчивое соединение,способное распадаться на свободные радикалы R. Когда свободный радикалсталкивается с молекулой мономера, его электрон действует на p-связь и образует пару содним из ее электронов; так устанавливается ковалентная связь радикала с молекулоймономера. Второй электрон p-связи остается свободным, в результате чего всячастица становится радикалом:
/>

/>R· + CH2CH®R: CH2: CH ·
| |
X X

Образовавшийсясвободный радикал подобным же образом действует на другую молекулу мономера,присоединяя ее е себе, в результате чего появляется новый радикал:
/>

/>R: CH2: CH2·+ CH2 CH®R: CH2: CH: CH2: CH ·
| | | |
X X X X
Такоепоследовательное присоединение молекул в ходе цепной реакции продолжается дотех пор, пока не произойдет обрыв цепи.
Реакцияполиконденсации – это процесс образования высокомолекулярных веществ изнизкомолекулярных, идущий с отщеплением побочного низкомолекулярного продукта(чаще всего воды). /> />
Реакцияосуществляется за счет наличия в молекулах исходных веществ не менее двухфункциональных группа атомов.
Например, такобразуются пептиды:
/>В реакцию поликонденсации могут вступать нетолько вещества с различными функциональными группами в молекуле, но и веществас одинаковыми функциональными группами. Например, поликонденсация дикарбоновойкислоты с двухатомным спиртом:
/> />
O O O O
/>\\ || || ||
C–(CH2)n–C–O–(CH2)m –O–C–(CH2)n–C–… + nH2O.
/
HO
Физические свойстваполимеров сильно зависят от степени полимеризации. Кроме того, они зависят от иот того, как соединяются друг с другом молекулы мономера.
Высокомолекулярныесоединения, в отличии от низкомолекулярных веществ, могут быть только в двухагрегатных состояниях: твердом и жидком. Полимер из твердого состоянияпереходит в жидкое в интервале температур. Это объясняется наличием в полимеремакромолекул с различной молекулярной массой.
Большинствополимеров в воде не растворяются. Линейные и разветвленные полимеры ворганических растворителях набухают, а пространственные – не растворяются иплавятся без разложения. При длительном действии на полимер кислорода воздуха,воды, света и температуры в структуре полимера происходят изменения: полимер«стареет» — большие макромолекулы разрываются. Для предотвращения этогопроцесса или при необходимости его замедления нужно добавлять различныевещества: антиокислители, фотостабилизаторы и т.д.
Классификацияполимеров (по происхождению):
1.                          природные(каучук, хлопок, лен, белки и т.д.)
2.                          синтетические(полученные при помощи синтеза).
Полимеры построению делятся на:
— органические;
— неорганические.
Органическиминазывают те полимеры, цепь которых состоит из атомов углерода С. Если жеучаствуют другие атомы, их называют неорганическими.
В зависимостиот атомов, участвующих в цепи разделяют на:
— карбоцепные;
— гетероцепные.
Также идетклассификация по температуре:
-термопластичные(многократно перерабатываемые: полиэтилен, полипропилен, полистирол);
-термореактивные(вторичная переработка невозможна: фенолформальдегидные полимеры).
В зависимостиот конечной формы полимеры также делят на:
1.    пластики (стекла,пластмасс)
2.    волокна (полиамидныеволокна, ткани)
3.    жидкие смолы (эпоксидныесмолы, жидкие гвозди)
4.    эластомеры (резиновыеизделия, подошва).
Химическое превращениеполимеров – реакции, приводящие к изменению состава, строения или степениполимеризации макромолекул. В зависимости от степени полимеризации химическиепревращения полимеров условно делят на типы:
1.     реакциив основных или боковых цепях макромолекул, не приводящие к изменению их длины,т.е. к степени полимеризации. К ним относятся полимераналогичные превращения ивнутримолекулярные реакции;
2.     реакции,приводящие к соединению макромолекул друг с другом или с низкомолекулярнымивеществами с образованием пространственной сетчатой структуры, сопровождающиесяувеличением степени полимеризации;
3.     реакциидеструкции, сопровождающиеся разрывом макромолекул, т.е. уменьшением степениполимеризации.
Условностьэтого деления состоит в том, что в реальных случаях каждый из указанных трехтипов реакции в чистом виде встречается сравнительно редко. Чащеполимераналогичные превращения сопровождаются частичной деструкциеймакромолекул и сшиванием макроцепей.
Сегодня нет ни однойотрасли народного хозяйства, где бы ни использовались пластмассы. Они настольковошли в нашу жизнь, что мы не можем без них обойтись пластмассы с успехомзаменяют многие материалы, в том числе и металлы. Однако производство пластмассв ряде случаев вызывает экологические проблемы. Они не подвергаются распаду вприроде и поэтому загрязняют почву, водоемы. В настоящее время стоит острыйвопрос о переработке отходов из полимерных материалов – полиэтилена, пропилена,полихлорвинила.
В реакцию полимеризациимогут вступать не только одинаковые мономеры, но и разные. Такая реакцияназывается сополимеризацией (совместная полимеризация), а образующийся продукт– сополимер. Эти реакции позволяют получить высокомолекулярные соединения сулучшенными физико-химическими свойствами. [34, 37, 40].
 
3.2.2 Закреплениезнаний материалам лекции
1.Мономер– это:
а) участокцепи макромолекулы;
б)низкомолекулярное вещество, из которого синтезируют полимер; b
в)многократно повторяющаяся в макромолекуле группа атомов.
2.Молекулярнаямасса полимера – это:
а) средняявеличина, поскольку массы отдельных молекул различны; b
б)приближенная величина;            в) постоянная величина.
3.Полимеризация– это:
а) процесссоединения крупных молекул;
б) процессобразования высокомолекулярных соединений из низкомолекулярных без выделенияпобочных продуктов; b
в) процессобразования высокомолекулярных соединений из углекислого газа и воды.
4.Наиболеепрочны полимеры:
а)разветвленные;                   б) линейные;        в) пространственные; b
5.Напервой стадии реакции полимеризации происходит:
а) зарождениецепи; b          б)образование макромолекулы;
в)образование димера.                   
3.2.3 Завершающийконтроль знаний по теме
В качествезавершающего контроля знаний был проведен контрольный срез.
1. Какимиобщими физическими свойствами обладают полимеры? Почему полимеры не имеютпостоянной температуры кипения?
2. Какие вамизвестны способы получения полимеров? Чем они отличаются между собой?
3. Приведитепримеры термопластичных и термореактивных полимеров. В чем их основное отличие?
4. Чемотличается реакция сополимеризации от реакций: а) полимеризации, б)поликонденсации?
РЕЗУЛЬТАТЫ:школе было уделено меньше времени, но эффект был более заметным: улучшилосьотношение к предмету, степень его усвояемости (качество знаний и успеваемость),дети перестали бояться приступать к улучшению объективно-сложного материала.
3.3 Семинарскоезанятие
 
Решениезадач
1.        УглеводородА, который легче воздуха, присоединяет в присутствии хлорида ртути (II)хлороводород и превращается при этом в вещество В, которое при определенныхусловиях образует вещество С, имеющее тот же качественный и количественныйсостав, но гораздо большую относительную молекулярную массу. Приведите формулывеществ А, В, С. Напишите уравнение реакций.
 
Ответ: A — C2H2,,B — CH2=CHCl, C — (-CH2-CHCl-)n.
2.        Составьтеуравнение реакции полимеризации углеводорода C4H8с разветвленным углеродным скелетом.
 
Ответ: n(CH3)2C=CH2→(-CH2-C(CH3)2-)n.
3.        Напишитеуравнение между бутадиеном и стиролом, приводящее к образованию полимерарегулярного строения.
 
Ответ: nC6H5CH=CH2+nH2C=CH-CH=CH2→(-CH2-CH(C6H5)-CH2-CH=
=CH-CH2-)n.
 
4. Исходя из неорганическихвеществ, получите полимер с четырьмя атомами углерода в элементарном звене.
 
Ответ: CaO→CaC2→C2H2→HCºC-CH=CH2→H2C=CH-CH=
=CH2→(-CH2CH=CHCH2-)n.
 
5.Предложитеспособы получения из этанола двух полимеров с разным числом атомов углерода вэлементарном звене.
 
Ответ: 1) C2H5OH→C2H4→(-CH2-CH2-)n;
2) C2H5OH→H2C=CH-CH=CH2→(-CH2-CH=CH-CH2-)n.

6. Органическое стеклопредставляет собой полимер метилового спирта метакриловой кислоты – простейшейнепредельной карбоновой кислоты с разветвленным скелетом. Напишите уравнениереакции образования оргстекла.
 
Ответ: nCH2=/>-COOCH3→/>
 
7.        Какуюмассу каучука можно получить из 100 кг. 96%-ного этанола, если выход реакцииЛебедева составляет 60%, а реакции полимеризации – 80%?
Ответ: 27 кг. каучука.
8. Определите среднююстепень полимеризации в образце бутадиенового каучука, средняя молярная массакоторого равна 100000 г/моль. Изобразите структуру мономерного звена.
Ответ: 1850.
9.        Сравнитемассовые доли углерода в полимере и мономере, если полимер получен в результатереакции: а) полимеризации;
б)поликонденсации с выделением воды. Ответ мотивируйте.
Ответ: а) массовые долиодинаковы;
б) в полимеремассовая доля углерода больше.
10.      Определитестроение непредельного углеводорода с открытой цепью углеродных атомов, наполное каталитическое гидрирование 1,62 г. которого потребовалось 1,34 л.водорода (н.у.). Исходный углеводород широко используется в промышленности дляпроизводства каучука.
Ответ: бутадиен-1,3.
11.      К1,12 л. бесцветного газа (н.у.), полученного из карбида кальция, присоединилихлороводород, образовавшийся при действии концентрированной серной кислоты на2,93 г. поваренной соли. Продукт присоединения хлороводорода полимеризовался собразованием 2,2 г. полимера. Какой полимер был получен? Каков выходпревращения мономера в полимер (в % от теоретического)?
Ответ: 70,4% поливинилхлорида.
12. Определите среднююстепень полимеризации в образце природного каучука, средняя молярная массакоторого равна 200 000 г/моль. Изобразите структуру мономерного звена.
Решение:
Природный каучукпредставляет собой полиизопрен, в котором большинство звеньев находится в цис-конфигурации.Получение каучука из изопрена можно представить как 1,4-присоединение:
/>.
Каждоемономерное звено имеет молекулярную формулу С5Н8 и молярнуюмассу 68 г/моль. В одной молекуле полимера в среднем содержится 200 000/68=2940 мономерных звеньев.
Ответ: Степень полимеризации –2940.
13.28,2 г. фенола нагрели сизбытком формальдегида в присутствии кислоты. При этом образовалось 5,116 гводы. Определите среднюю молярную массу полученного высокомолекулярногопродукта реакции, считая, что поликонденсация протекает только линейно и фенолполностью вступает в реакцию.
Решение:
Уравнениелинейной поликонденсации фенола и формальдегида можно записать следующимобразом:

/>/>/> OH
/>/>/>/>         
/>/>/> n                +(n+1)CH2O />            
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>           OH   OH OH
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>                     CH2                     CH2           
/>/>/>/>/>/>/>/>/>                                                                                                 +(n-1)H2O
                                                                    n-2
Согласноэтому уравнению отношение количеств воды и фенола равно (n-1)/n, что позволяетнайти значение n. Количество веществ
v(C6H5OH)= =28,2/94=0,300 моль, v(H2O)=5,116/18=0,2842моль.
v(H2O)/v(C6H5OH)=0,2842/0,300=(n-1)/n,/>/>/>откуда п=19.Молярная масса продукта конденсации равна:
M=M(C6H4OH)+17.M(CH2C6H3OH)+M(CH2C6H4OH)=
=93+17.106+107=2002г/моль.
 
Ответ: 2002 г/ моль.
14.Сколько тонн2-метил-1,3-бутадиена можно получить из 180 тонн 2-метил-бутана, если выходпродукта составляет в массовых долях 0,89, или 89%, по сравнению с теоретическим?
Решение:

/>
Ответ: 151,3m 2-метил-1,3-бутадиена.
15.Сколько по объему1,3-бутадиена можно получить из 800 л. раствора содержащего в массовых долях0,96, или 96% этилового спирта (/>г/см3)?
Решение:
/>
 
Ответ: 149,6 м3бутадиена.
16.Составьте уравнениереакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:
/>

Ответ:
 
1)        />
/>
2)        />
поливинилхлорид
 
17.Напишите уравненияреакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения и назовитепродукты реакции:
/>
 
Ответ:
1) />
2) />
3)/>
3)        />
4)        />

18. При полимеризации 140гизобутилена в присутствии серной кислоты был получен диизобутилен.Непрореагировавший изобутилен отогнали, а на диизобутилен подействовали бромом,причем было израсходовано 120г брома. Определите процент выхода диизобутилена.
Ответ: 60%.
19. Определите среднююстепень полимеризации в образце хлоропренового каучука, средняя молярная массакоторого равна 120 000 г/моль. Изобразите структуру мономерного звена этогополимера.
Решение. Хлоропрен по строениюнапоминает изопрен, имея атом хлора на месте метильной группыизопрена.Полимеризация хлоропрена в положения 1,4 дает полимер:
n CH2=C–CH=CH2→ –CH2–C=CH–CH2–
/> ‌| |
Cl Cl                                                                              n
хлоропрен хлоропреновый каучук          Структурамономерного звена:–СН2−С=СН−СН2−       |
Сl
Молярнаямасса М (C4H5Cl)= 88,5 г/моль. Средняя степеньполимеризации n = M (каучука)/ М (мономера) = 120000: 88,5 = 1356.
Ответ. n=1356 [39-42].3.4 Контрольный срез знаний(1 рейтинговая точка) Тесты
 
1)  К природным высокомолекулярным соединениям относится:
а. полиэтилен
б. глюкоза
в. сахароза
г. клетчатка(+)
2) Белковые молекулы изаминокислот образуются по реакции.
а. замещения
б.поликонденсации (+)
в.полимеризации
г. разложения
3) Какому классусинтетических высокомолекулярных соединений родственны в химическом отношениибелки?
а.полиолефинам
б.поликарбонатам
в. полиамидам(+)/>г. полиэфирам
д.полиуретанам
4) Процесс соединенияодинаковых молекул в более крупные молекулы:
а.поликонденсация
б.изомеризация
в.полимеризация (+)
г. гидратация
5). Структурным звеномполиэтилена является:
а. CH3-CH=CH2
б. –CH2–CH2–(+)
в. –CH–CH2–
‌| ‌
СН3
г. СH2=CH2
6). Полиэтилен получают,используя реакцию
а.полимеризации (+)
б.поликонденсации
в.гидрирование
г.изомеризации
7). Элементарным звеномбутадиенового каучука является:
а.–CH2–CH=CH–CH2–(+)
б. CH2=CH–CH=CH2
в. –CH2–CH2–CH2–CH2–
г.–CH2–CH2–
8). Элементарное звено –CH2–CH2–имеется в макромолекулах:
а.бутадиенового каучука
б.полиэтилена (+)
в.полипропилена
г.бутадиенстирольного каучука
9). Высокомолекулярныесоединения получают в результате:
а. гидролизаи этерификации
б.этерификации и поликонденсации
в.полимеризации и поликонденсации (+)
г.полимеризации и гидролиза
10). К биополимерам относятся:
а. белки (+)
б. капрон
в.натуральный каучук (+)
г. полистирол
д. сахароза
11). Структурное звено полипропилена:
а. CH3–CH=CH2
б. –CH2–CH2–
в. –CH–CH2–(+)
СН3
г.CH2=CH2
12). Полиэтилен получаютреакцией полимеризации:
а. бутена
б. этана
в. изопропена
г. этена (+)
13). Элементарное звено –CH2−CH=CH−CH2−имеется в макромолекулах:
а.полиэтилена
б. бутадиеновогокаучука (+)
в.бутадиенстирольного каучука
г полистирола
14). Каучук получают,используя реакцию
а.этерификации
б.дегидрирование
в.«серебряного зеркала»
г.полимеризации (+)
д.поликонденсации
15). Формула мономера дляполучения полипропилена
а. CH3−CH=CH2(+)
б. CH2=CH2
в. –CH-CH2
СН3
г.CH2=CH−CH=CH2
16). Какие полимеры обладаюттермопластичностью:
а. полистирол(+)
б.фенолформальдегидная смола
в. карболит
г. полиэтилен(+)
17). Мономер для полученияполиэтилена:
а. CF2=CF2
б. CН2=CH−СН3
в.CH2=CH2(+)
г.-CH2-CH2-
18).В результате реакцииполиконденсации может образоваться:
а.полипропилен
б. полистирол
в.бутадиенстирольный каучук
г.фенолформальдегидная смола (+)
19). Первичные спирты могутиспользоваться:
а. в процессекрекинга
б. в реакцияхполимеризации (+)
в. дляполучения сложных эфиров
г. длясинтеза углеводов
20). Как называется процессполучения резины из каучука при нагревании его с серой:
а.поликонденсация
б.вулканизация (+)
в. окисление
г.гидрирование
21). Полимер, имеющий следующеестроение
 
/>/> Н СН3
\ ∕
С=С                                                                 
∕ \                                                      
  –СН2 СН2–                                                          n
Смешали сизбытком серы и нагрели. Продукт реакции называется:
а. резина
б. стирол
в. эбонит (+)
г.изопреновый каучук
22). Для того чтобы началасьреакция полимеризации, к мономеру добавляют пероксид водорода. Какую рольвыполняет пероксид водорода?
а. катализатора
б. ингибитора
в. инициатора(+)
г. индикатора
23). Сырьем для промышленногопроизводства ацетатного волокна служит:
а. целлюлоза (+)
б.натуральный каучук
в. лавсан
г.поливинилхлорид
24). Полимеризацией,какого вещества получают волокно капрон:
а. ацетилена
б.винилхлорида
в.капролактама (+)
г.6-аминогексановой кислоты
25). Какое из данных веществявляется полиэфирным волокном:
а. целлюлоза
б. лавсан (+)
в. ацетатное
г. хлопковое
26). К каким волокнамотносится вискозное волокно:
а.растительного происхождения
б.синтетическим
в. животногопроисхождения
г.искусственным (+)
27). В чем растворяетсянатуральный шелк:
а. NaOH (10%)(+)
б. NaOH (5%)
в. HCl
г. ацетоне
28). Какую реакцию дают продуктыразложения хлопка:
а.окрашиваютсяв желтый цвет           
б. окрашиваютсинюю лакмусовую бумажку в красный цвет (+)
в. набухают
г.обесцвечивают раствор KMnO4
29). В чем не растворяетсяцеллулоид:
а. бензоле (+)
б. феноле
в. HNO3
г.дихлорэтане (+)
30). Сополимеризацией какихвеществ получают бутадиенстирольный каучук:
а. стирола иметилметакрилата
б. фенола иформальдегида
в.1,3-бутадиенаи стирола (+)
г.этиленгликоля и терефталевой кислоты
31).Укажите названиевысокомолекулярных веществ природного происхождения:
а) крахмал +
б) полиэтилен
в) глюкоза
г) целлюлоза +
32). Какое волокносодержит амидную связь:
а) лавсан
б) ацетатное +
в) капрон
г) хлопковое
33). Натуральный каучукпредставляет собой:
а) цис- формуполибутадиена
б) транс-форму полиизопрена
в) транс-форму полибутадиена
г)) цис-форму полиизопрена +
34). Чему равна степеньполимеризации полипропилена со средней мо лярной массой 100000 г/моль?
а) 2300
б) 2375
в) 2381 +
г) 2392
35). Какие изперечисленных волокон относятся к химическим?
а) хлопковое
б) вискозное +
в) лавсан +
г) шерстяное
36). Какие два вещества изперечисленных ниже взаимодействуют между собой с образованием мономера,используемого для получения волокна лавсан:
а)этиленгликоль +
б) глицерин
в) бензойнаякислота
г) терефталеваякислота +
37). К синтетическимволокнам относятся:
а) льняное
б) лавсан +
в) капрон +
г) ацетатное
38). Укажите массовуюдолю хлора в поливинилхлориде (%):
а) 55,8
б) 56,8 +
в) 57,0
г) 58,8
39). Какой каучук называютдивиниловым:
а)изопреновый стереорегулярного строения
б)изопреновый с транс- формой макромолекул +
в)бутадиеновый стереорегулярного строения
г)бутадиеновый нерегулярного строения +
40).Волокно капронпредставляет собой:
а) продуктреакции полимеризации аминокапроновой кислоты
б) продуктреакции сополимеризации этиленгликоля и терефталевой кислоты
в) продуктреакции поликонденсации 6- аминогексановой кислоты +
г) продуктреакции поликонденсации γ- аминокапроновой кислоты
41).Какой каучукполучается при полимеризации 2- хлорбутадиена- 1,3?
а) дивиниловый
б)изопреновый
в)хлоропреновый +
г)бутадиеновый
42).Охарактеризуйтепроцесс вулканизации каучука
а) повышаетпрочность каучука +
б) являетсяхимическим процессом +
в) являетсяфизическим процессом
г) для этойцели используется сера +
43).Для полученияискусственного волокна целлюлозу:
а)взаимодействием с хлором
б)взаимодействием с хлороводородом
в)обрабатывают азотной кислотой
г)обрабатывают уксусным ангидридом +
44).Сколько изопреновыхзвеньев должна содержать макромолекула натурального каучука при молярной массе,равной одному миллиону?
а) 16700
б) 15700
в) 14700 +
г) 14800
45).Средняя относительнаямолекулярная масса целлюлозы равна 586602. Рассчитайте степень поликонденсациимакромолекулы:
а) 3550
б) 3601
в) 3621 +
г) 3653 [37-41].

Обсуждениерезультатов. Выводы
 
Вэксперименте принимали участие ученики 11 классов МОУ СОШ-лицей № 4 и студенты4 курса специальности «Химия» и (выборочная совокупность составляла 40школьников и 31 студент).
Вэкспериментальных классах при раскрытии темы «Высокомолекулярные соединения»были проведены разработанные лекции и уроки, приведенные в главе III.
Дляконстатации результата после проведения разработанных занятий были проведеныконтрольные работы, которые приведены в главе III. Результаты эксперимента вшколе приведены в диаграммах, отражающих изменения качества знаний иуспеваемости в контрольном (11 б) и экспериментальном (11 а) классах.
/>
Диагностикузнаний студентов проводили на рейтинговом контрольном мероприятии сиспользованием специально разработанных тестов по теме проведенныхэкспериментальных занятий.
Разработаннаялекция была прочитана на 4 курсе специальности «Химия» по дисциплине«Высокомолекулярные соединения», где 1 группа была экспериментальной, а 2контрольной. Первое, что обращает на себя внимание при анализе изменениякачества знаний – это более высокая успеваемость студентов экспериментальнойгруппы по сравнению с контрольной. В таблице 1 представлены результаты усвоенияматериалов по теме «».
 
Таблица 1.Группа Число опрошенных студентов Процент баллированных оценок Средний балл Отлично Хорошо Удов-но Неуд-но
Эксперимен-
тальная 25 23,7 38 31,5 1,0 4,2 Контрольная 21 7,2 34,3 26,7 22,6 3,27
Как видно изтаблицы, в экспериментальной группе неуспевающих студентов не было, в то времякак в контрольной группе процент неудовлетворительных оценок сравнительно высок– 22,6 %. Показателен и разброс оценок по баллам: подавляющее количествостудентов экспериментальной группы имеют оценки в диапазоне «отлично-хорошо», вто время как в контрольной – большая часть оценок падает на диапазон«удовлетворительно-неудовлетворительно».
Такимобразом, можно сделать вывод, что увеличение относительного вклада сведений офизических методах исследования в соответствующие разделы химии ВМС как в ВУЗе,так и школе позволит оптимизировать содержание и повысить качествоучебно-воспитательной работы. предложенная в работе гипотеза, что свое подтвержднениев результате наших исследований.
Выводы
1.        Показанавозможность установления и использования связей с ФМИ при проведении занятий покурсу «Высокомолеклярные соединения» посредством проведения уроков-лекций;
2.        Решеназадача наполнения дисциплины «Высокомолекулярные соединения» знаниями осовременных методах физических исследования полимеров путем использованиязаданий, задач, тестов;
3.        Проведенаапробация разработанных методик в школе-гимназии № 4 и на химическом факультетеуниверситета;
4.        Оцененуровень сформированности знаний при изучении тем по разработанным методическимподходам;
5.        Выявлено,что изучение химии высокомолекулярных соединений с применением знаний осовременных физических методах исследования позволяет заметно повысить уровеньзнаний, научной культуры, уверенности в своих способностях студентов ишкольников.

Литература
 
1.        Пилипенко А.Т.,Пятницкий И.В. Аналитическая химия. В двух книгах: кн..1 – М.: Химия, 1990.-480с.
2.        Пилипенко А.Т.,Пятницкий И.В. Аналитическая химия. В двух книгах: кн..2 – М.: Химия, 1990.-480с.
3.        Васильєв В.П.Аналитическая химия. В 2 ч. Ч. 2. Физико – химические методы анализа: Учеб. дляХимко – технол. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1989. – 384с.
4.        Шишловский А. А. Прикладнаяфизическая оптика. М.: Физматгиз, 1961. — 811 с.
5.        Оптические спектральныеприборы. Л.: Энергия,1975. — 136 с.
6.        Толмачев Ю.А. Новыеспектральные приборы. Принципы работы. Л.: ЛГУ, 1976. — 126 с.
7.        И.Р.Шен.Нелинейная оптика. М.: Наука,1989.
8.        . В.Демтредер.Лазерная спектроскопия. М.: Наука 1985.
9.        Юинг Г. Инструментальныеметоды химического анализа / Пер. с англ. М.: Мир, 1989.
10.      Булатов М.И.,Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа -5-еизд., перераб.- Л.: Химия, 1986. — 432 с.
11.      Булатов М.И.,Калинкин И.П. Практическое руководство по фотоколориметрическим испектрофотометрическим методам анализа, изд. 4-е, пер. и доп., Л., «Хиимя»,1976,-376с.
12.      Физические основыспектрального анализа. Райхбаум Л.Д., М.: Наука, 1980.
13.      РабекЯ. Экспериментальные методы в химии полимеров.: в 2-х частях. – М.: Мир, 1983.– 384 с., 480 с.
14. В.В.Киреев. Высокомолекулярные соединения. М. Высшая школа, 1992.
15.      НиколаевА.Ф. Технология пластических масс. — Л.: Химия, 1977. 368 с.
16.      КалинчевЭ.Л., Саковцева М.Б. Свойства и переработка термопластов: Справочное пособие. — Л.: Химия, 1983. 288 с.
17.      ТагерА.А. Физикохимия полимеров. — М.: Химия, 1978. 544 с.
18.      ШурА.М. Высокомолекулярные соединения. — М.: Высшая школа, 1981. 656 с.
19.      ТуговИ.И., Кострыкина Г.И. Химия и физика полимеров. — М.: Химия, 1989. 432 с.
20.      ПапковС. П. Физико-химические основы переработки растворов полимеров. – М.: Химия,1971.
21.      КозловП. В., Физико-химия эфироцеллюлозных пленок, Изд. «Искусство», 1948.
22.      КозловЛ. В., Брагинский Г. И., Химия и технология полимерных пленок, Изд.«Искусство», 1965.
23.      ЧесуновВ. М., Васенин Р. М., Высокомол. соед., А9, 2067 (1967).
24.      КозловЛ. В., Брагинский Г. И., Химия и технология полимерных пленок, Изд.«Искусство», 1965.
25.      ПодгородецкийЕ. К., Технология производства пленок из высокомолекулярных соединений, Изд.«Искусство», 1953.
26.      UltradurS. Plasty a kauc. – 1997. – v.34, № 10. – р.315.
27.      MaplestonP. Glass filled PBTs have improved surface finish, reduced warpage. Mod. Plast.Int. – 1997. – v.27, № 3. – р.78.
28.      TashiM., Maiti S.N., Misra A., Mittal R.K. Polim. Compos. – 1994. – v.15, № 5. –р.349-358.
29.      СhuJ., Sullivan J.L. Reciclabiliti of a glass fiberpoly(butylenetere-phthalate)composite. Polym. Compos… – 1996. – v.17, № 3. –р.523-531.
30.      ШляпниковЮ.А., Кирюшкин С.Г., Марьин А.П. Антиокислительная стабилизация полимеров. –М.: Химия, 1986. – 256 с.
31.      БелламиЛ. Инфракрасные спектры сложных молекул ИЛ, М.; 1963. С. 18.
32.      НаканисиК. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. “Мир”, М., 1965, с.93.
33.      ГурвичЯ.А., Кумок С.Т. Промежуточные продукты, органические красители и химикаты дляполимерных материалов. – М.: Высш. шк., 1989. – 304 с.
34.      РудзитисГ. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: Органическая химия. Основы общей химии (Обобщениеи углубление знаний): Учеб. Для 11 класса.-М.: Просвещение, 2004.- 160с.
35.      РудзитисГ. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: 10-й класс.: Учеб. Для общеобразоват. учреждений. — М.: ООО «Издательство АСТ»: ООО «Издательство АСстрель», 2004.- 159с.
36.      ХомченкоГ.П. Пособие по химии для поступающих в вузы.- 3-е изд. Испр. И доп. М.: ОООИздательство Новая Волна», Издатель Умеренков, 2004.- 464с.
37.      ГузейЛ.С. и др. Химия, 11 класс/ Л.С. Гузей, Р.П. Суровцева, Г.Г. Лысова — М.:«Дрофа», 1999. -240c.
38.      ПатаповВ. М., Татаринчик С. Н., Аверина А. В. Задачи и упражнение по органическойхимии. — М.: «Химия», 1997. — 144с.
39.      МовсумзадеЭ.М. и др. Химия в вопросах и ответах с использованием ЭВМ./Э.М. Мовсумзаде,Г.А. Аббасова, Т.Г. Захарочкина. — М.: Высш. школа,1991. — 191с.
40.      КузьменкоН.Е., Еремин В.В. Химия. 2400 задач для школьников и поступающих в вузы.- М.:Дрофа, 1999.- 560 с.
41.      ИсидоровВ.А. Экологическая химия: Учебное пособие для вузов. – СПб: Химиздат, 2001. –304 с.
42.      СелезневА.В. Некоторые представления о свойствах поливинилхлорида и материалов на егооснове // Экология и промышленность России.- 2001.- №11.- с. 35-37.
43.      МикитюкА.Д. Обобщение сведений о реакциях полимеризации // Химия в школе.- 2002.- №4.-с. 56-62.