Образец экзаменационного билета по ВМС

 1. Вискозиметрия и осмометрия как методы определения усредненных масс полимеров. (Максимальная оценка 10 баллов)

2. Химические реакции, не приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул: полимераналогичные и внутримолекулярные превращения. (Максимальная оценка 10 баллов)

3. Полистирол, методы получения, свойства, применение. (Максимальная оценка 10 баллов)

4. Задача. Зная показатели полярности мономеров (-0,35; 0,40), вычислите константы сополимеризации, если из мономерной смеси, содержащей 20% (мол.) первого мономера, при малых степенях превращения получен сополимер, содержащий 85% (мол.) звеньев второго мономера. (Максимальная оценка 10 баллов) 

Экзаменационные вопросы

1. Макромолекула и ее химическое звено. Степень полимеризации и контурная длина цепи. Важнейшие свойства полимеров, обусловленные большими размерами, цепным строением и гибкостью макромолекул.
2. Классификация ВМС в зависимости от происхождения и химического состава.
3. Классификация ВМС в зависимости от строения основной цепи.
4. Конфигурационная изомерия. Конфигурационные изомеры, стереорегулярные макромолекулы.
5. Конформационная изомерия. Внутримолекулярное вращение. Свободно-сочлененная цепь как идеальная модель гибкой макромолекулы.
6. Гибкость реальных цепей. Понятие о статистическом сегменте.
7. Среднее расстояние между концами цепей и радиус инерции макромолекулы как характеристики чувствительные к конформационному состоянию цепи.
8. Гибкость макромолекулы. Количественные характеристики гибкости макромолекул.
9. Связь гибкости макромолекул с их химическим строением. Факторы, влияющие на гибкость реальных цепей.
10. Полидисперсность высокомолекулярных соединений. Усредненные молекулярные массы (среднечисловая, средневесовая, средневязкостная, z-средняя). Распределение по молекулярным массам (уни- и полимодальные).
11. Термодинамическое поведение макромолекул в растворе и его особенности по сравнению с поведением молекул низкомолекулярных веществ. Отличие истинных растворов полимеров от коллоидных и от  растворов низкомолекулярных веществ.
12. Неограниченное и ограниченное  набухание. Факторы, влияющие на растворение и набухание полимеров.
13. Фазовые диаграммы систем полимер – растворитель. Критические температуры растворения. Явления расслаивания.
14. Термодинамический критерий растворимости. Отклонение от идеальности растворов полимеров. Уравнение состояния полимера в растворе. Второй вириальный коэффициент и q-условия.
15. Вязкость разбавленных растворов. Приведенная и характеристическая вязкости и другие вязкостные характеристики растворов полимеров.
16. Связь характеристической вязкости с молекулярной массой полимера (уравнение Марка-Куна-Хаувинка). Связь характеристической вязкости со средними размерами макромолекул (уравнение Флори-Фокса).
17. Вискозиметрия и осмометрия как методы определения усредненных масс полимеров.
18. Полиэлектролиты. Количественные характеристики силы поликислот и полиоснований. Изоэлектрическая и изоионная точка. Амфотерные полиэлектролиты.
19. Надмолекулярная структура полимеров. 
20. Надмолекулярная структура кристаллических полимеров, степень кристалличности. Виды кристаллических структур.
21. Фазовые и физические состояния полимеров.
22. Термомеханические кривые полимеров. Температуры стеклования и текучести. Влияние гибкости полимера на его поведение при деформации. Зависимость формы термомеханической кривой от молекулярной массы полимера.
23. Термомеханические кривые кристаллических и аморфных полимеров (линейных и сетчатых).
24. Классификация цепных полимеризационных процессов. Сравнительная характеристика радикальной и ионной полимеризаций.
25. Термодинамика полимеризации. Понятие о полимеризационно-деполимеризационном равновесии.
26. Радикальная полимеризация: стадия инициирования и инициаторы.
27. Радикальная полимеризация: реакции роста, обрыва и передачи цепи. Механизм действия ингибиторов.
28. Уравнение скорости радикальной полимеризации. Длина кинетической цепи и средняя степень полимеризации.
29. Факторы, влияющие на скорость радикальной полимеризации и среднюю степень полимеризации.
30. Радикальная сополимеризация. Уравнение состава сополимера. Роль полярных факторов: «Q – e» схема. Методы определения констант сополимеризации.
31. Катионная полимеризация. Характеристика мономеров, способных полимеризоваться по катионному типу. Катализаторы и промоторы.
32. Рост и ограничение роста цепи при катионной полимеризации. Влияние природы растворителя.
33. Кинетика катионной полимеризации.
34. Анионная полимеризация. Характеристика мономеров, катализаторы.
35. Инициирование, рост и ограничение роста цепи при анионной полимеризации. «Живые» цепи.
36. Ионно-координационная полимеризация в присутствии катализаторов Циглера-Натта.
37. Типы реакций поликонденсации. Основные различия цепных и ступенчатых процессов. Проведение поликонденсации в растворе, расплаве, на границе раздела фаз.
38. Молекулярная масса и ММР при поликонденсации. Влияние стехиометрии, монофункциональных примесей и побочных реакций на молекулярную массу продуктов.
39. Особенности реакционной способности функциональных групп макромолекул.
40. Химические реакции, не приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул: полимераналогичные и внутримолекулярные превращения.
41. Химические реакции, приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул. Расщепление полимерных цепей под влиянием химических и физических (в том числе механических) воздействий.
42. Химические реакции, приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул. Сшивание полимерных цепей. Вулканизация каучуков. Формование полимерных изделий из реакционноспособных олигомеров (отверждение).
43. Синтез сложных полиэфиров, получение, применение.
44. Полиамиды. Их свойства, получение.
45. Фенолформальдегидные смолы, их синтез, свойства.
46. Мочевино-, меламиноформальдегидные смолы, их получение, свойства.
47. Полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, получение.
48. Полистирол, методы получения, свойства, применения.
49. Полисилоксаны, методы получения, свойства, применение.
50. Полиуретаны, методы получения, свойства, применение.

С днем химика!

Вместе с автором песни задаю ритм, в котором нам необходимо работать до конца семестра. Справимся?

Домашнее задание по ВМС

Поликонденсация на границе раздела фаз

Удивительные свойства эмеральдиниевой соли

Домашнее задание по ВМС

 

Рекомендую к просмотру

С любовью к органической химии...

Домашнее задание

 

Вам в помощь...

Для изучения всех разделов дисциплины "Высокомолекулярные соединения" рекомендую учебное пособие, написанное большим коллективом преподавателей МГУ: профессором, д.х.н. Аржаковым М.С.; с.н.с., к.х.н. Жирновым А.Е.; доц., к.х.н. Ефимовой А.А.; доц., к.х.н. Королевым Б.А.; доц., д.х.н. Лачиновым М.Б.; доц., к.х.н. Литманович Е.А.; доц., к.х.н. Лысенко Е.А.; доц., к.х.н. Черниковой Е.В.; асс., к.х.н. Черновым И.В.
Уверена, оно Вам очень понравится!

Рекомендую к просмотру

Программа коллоквиума № 4 по ВМС

Химические превращения полимеров. Особенности реакционной способности функциональных групп макромолекул: влияние конфигурации, конформации и надмолекулярной структуры полимера.

Химические реакции, не приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул: полимераналогичные и внутримолекулярные превращения. Примеры использования полимераналогичных превращений и внутримолекулярных реакций для получения новых полимеров.

Химические реакции, приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул. Химическая и физическая, цепная и случайная деструкции. Сшивание полимерных цепей. Вулканизация каучуков. Формование полимерных изделий из реакционноспособных олигомеров (отверждение).

Краткая характеристика, методы получения и области применения важнейших представителей различных классов полимеров: полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полибутадиен, полиизопрен, полистирол, полианилин, мочевино-, меламино-, фенолформальдегидные смолы, кремнийорганические полимеры, сложные полиэфиры, полиамиды. Полимеры специального назначения (видео, опубликованные 5 и 9 апреля). 

Образец контрольной работы № 2 по ВМС

Рекомендую к просмотру

Программа коллоквиума № 3 по ВМС

 Синтез полимеров

Классификация основных методов получения полимеров.
1.     Полимеризация.
Термодинамика полимеризации. Понятие о полимеризационно-деполимеризационном равновесии. Верхняя и нижняя предельные температуры полимеризации.
1.1. Радикальная полимеризация.
Инициирование, типы инициаторов. Реакции роста, обрыва и передачи цепи. Механизм действия ингибиторов, регуляторов роста цепи. Теломеризация. Особенности радикальной полимеризации при глубоких степенях превращения; «гель-эффект». Кинетика радикальной полимеризации при малых степенях превращения. Влияние различных факторов на скорость и среднюю степень полимеризации. Способы проведения радикальной полимеризации: в массе, в растворе, в суспензии и в эмульсии.
Радикальная сополимеризация. Уравнение состава сополимеров. Константы сополимеризации, методы их определения. Относительные реакционные способности мономеров и радикалов. Роль стерических, полярных и других факторов: «Q-e» схема.
1.2. Катионная полимеризация.
Характеристика мономеров, способных вступать в катионную полимеризацию. Катализаторы и промоторы. Рост и ограничение роста цепей при катионной полимеризации. Влияние природы растворителя. Кинетика процесса.
1.3. Анионная полимеризация.
Характеристика мономеров, способных вступать в анионную полимеризацию. Катализаторы анионной полимеризации. Инициирование, рост и ограничение роста цепей при анионной полимеризации. Типы активных центров в реакции роста цепи. Особенности полимеризации в присутствии литийорганических соединений. Особенности «живущей» полимеризации, ее практическое значение. Кинетика анионной полимеризации. Сравнительная характеристика радикальной и ионной полимеризаций.
1.4. Ионно-координационная полимеризация.
Ионно-координационная полимеризация в присутствии гомогенных и гетерогенных катализаторов Циглера-Натта, p-аллильных комплексов переходных металлов, оксидно-металлических катализаторов.
2. Поликонденсация.

Типы реакций поликонденсации. Мономеры для получения некоторых поликонденсационных полимеров. Основные стадии и сопутствующие процессы. Молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение при поликонденсации. Влияние стехиометрии, монофункциональных примесей и побочных реакций на молекулярную массу продуктов. Проведение поликонденсации в растворе, расплаве, на границе раздела фаз. Основные различия полимеризационных и поликонденсационных процессов. 

Программа коллоквиума № 2 по ВМС

 Растворы полимеров

Отличия истинных растворов полимеров от коллоидных, растворов полимеров от растворов низкомолекулярных соединений. Набухание как процесс, предшествующий растворению. Неограниченное и ограниченное набухание. Количественные характеристики набухания. Практическое значение явления набухания. Факторы, определяющие растворение и набухание.

Фазовые диаграммы систем растворитель-полимер. Критические температуры растворения.

Особенности термодинамики растворов полимеров. Отклонения от идеального поведения и их причины. Уравнение состояния полимера в растворе. Второй вириальный коэффициент и q-условия. Невозмущенные размеры макромолекулы в растворе и оценка гибкости. Определение среднечисловой молекулярной массы осмометрическим методом.

Гидродинамические свойства макромолекул в растворе. Вязкость разбавленных растворов. Приведенная и характеристическая вязкости. Связь характеристической вязкости с молекулярной массой (уравнение Марка-Куна-Хаувинка). Связь характеристической вязкости со средними размерами макромолекул (уравнение Флори-Фокса). Вискозиметрия как метод определения средневязкостной молекулярной массы.

Ионизирующиеся макромолекулы (полиэлектролиты). Химические и физико-химические особенности поведения ионизирующихся макромолекул (поликислот, полиоснований и их солей). Количественные характеристики силы поликислот и полиоснований. Изоэлектрическая и изоионная точки. Амфотерные полиэлектролиты. 

Готовимся к коллоквиуму № 1

 

Домашнее задание по ВМС

 

Программа коллоквиума № 1 по ВМС

         Основные понятия и определения: полимер, олигомер, составное структурное звено, степень полимеризации. Важнейшие свойства полимерных веществ, обусловленные большими размерами, цепным строением и гибкостью макромолекул. Роль полимеров  в живой природе и их значение как промышленных материалов (пластмассы, каучуки, волокна и пленки, покрытия, клеи). Место науки о полимерах как самостоятельной фундаментальной области знания среди других фундаментальных химических дисциплин.

Классификация полимеров в зависимости от происхождения, химического состава и строения основной цепи. Природные, искусственные и синтетические полимеры. Органические, неорганические и элементоорганические полимеры. Линейные, разветвленные, лестничные и сшитые полимеры. Гомополимеры, сополимеры, блок-сополимеры, привитые сополимеры. Гомоцепные и гетероцепные полимеры.

Полидисперсность полимеров. Виды распределений: молекулярно-числовое и молекулярно-массовое, интегральная и дифференциальная кривые, уни- и мультимодальные. Усредненные молекулярные массы (среднечисловая, средневесовая, средневязкостная, z-средняя), экспериментальные методы их определения. Методы оценки полидисперсности полимеров.

Конфигурация макромолекулы и конфигурационная изомерия. Конфигурационные изомеры в макромолекулах полимеров монозамещенных этиленов и диенов. Стереоизомерия и стереорегулярные макромолекулы. Изотактические и синдиотактические полимеры.

Конформационная изомерия и конформация макромолекулы. Внутримолекулярное вращение и гибкость макромолекулы. Свободно-сочлененная цепь как идеализированная модель гибкой макромолекулы. Среднее расстояние между концами цепи и радиус инерции макромолекулы как характеристики чувствительные к конформационному состоянию цепи. Функция распределения расстояний между концами свободно-сочлененной цепи. 
    Термодинамическая и кинетическая гибкости. Понятие о статистическом сегменте. Количественные характеристики гибкости (параметр жесткости, длина термодинамического, кинетического и механического сегментов, параметр гибкости Флори). Связь гибкости макромолекул с их химическим строением. Факторы, влияющие на гибкость реальных цепей. Пластификация полимеров.

Надмолекулярная организация аморфных полимеров.

Надмолекулярная структура кристаллических полимеров. Степень кристалличности. Виды кристаллических структур: кристаллиты, монокристаллы, фибриллы, сферолиты.

Фазовые состояния полимеров: аморфное (жидкое) и кристаллическое. Физические состояния аморфных полимеров: стеклообразное, высокоэластическое, вязкотекучее. Температура стеклования и текучести. Термомеханические кривые аморфных полимеров. Зависимость формы термомеханической кривой от молекулярной массы полимера. Термомеханические кривые кристаллических и кристаллизующихся аморфных полимеров.

Образец проверочной работы № 1

 1. Напишите структурные формулы следующих мономеров:

   а) изопрен; б) винилиденхлорид; в) адипиновая кислота; г) метилакрилат; д) этиленгликоль.

2. Напишите структурные формулы следующих полимеров:

     а) полистирол; б) поливинилацетат; в) полиизобутилен; г) полиметилметакрилат; 
     д) политетрафторэтилен.

Желаю всем только отличных результатов! 

Регламент балльно-рейтинговой системы по ВМС

1. Максимальная оценка по дисциплине ­– 100 баллов. За семестр студент может получить до 60 баллов, экзамен оценивается в 40 баллов.
2. Баллы в семестре начисляются в полном объеме только при условии вовремя пройденной аттестации, в другом случае максимально возможное количество баллов уменьшается на 20% (для коллоквиумов и контрольных работ).
3. В течение семестра по основным темам дисциплины в начале практических занятий проводится 10 пятнадцатиминутных проверочных работ, каждая из которых оценивается в 1 балл. Максимальное количество баллов, которое можно получить за данную текущую форму контроля, равно 10.
4. Выполнение домашних заданий контролируется постоянно, но 5 раз в течение семестра оценка (максимально 1 балл за работу) засчитывается в рейтинг. Время проверки выбирается на усмотрение преподавателя. Студенты о предстоящей проверке не предупреждаются.
5. В течение семестра проводятся 4 коллоквиума и 3 контрольных работы, оцениваемые по 5 баллов. Максимальное количество баллов за данные формы контроля равно 35.
6. В конце семестра студенты сдают зачет в форме тестирования. В тесте 20 вопросов, за каждый правильный ответ по 0,5 балла, всего на зачетном тестировании можно получить 10 баллов.
7. Активная работа на практическом занятии, посещение всех лекций поощряются 1 дополнительным баллом. Пропуски лабораторных занятий без уважительных причин наказываются (минус 1 балл за каждый пропуск).
8. Для зачета необходимо выполнить и сдать все лабораторные работы, а также иметь не менее 30 баллов в сумме: зачетное тестирование и баллы, полученные в семестре. Набравшим в семестре 55 и более баллов автоматически выставляется оценка «отлично».
9. Экзамен проводится в форме устного собеседования. В экзаменационном билете 3 теоретических вопроса и задача. За каждую позицию в экзаменационном билете можно получить 10 баллов.
10. Экзаменационная оценка является суммой итоговой аттестации за семестр и баллов, полученных на экзамене. При этом академическая оценка «удовлетворительно» выставляется за 55 включительно – 70 баллов, «хорошо» – за 70 включительно – 85 баллов, «отлично» – за 85 включительно – 100 баллов.

Список рекомендуемой литературы по дисциплине "Высокомолекулярные соединения"

1. Семчиков Ю. Д. Высокомолекулярные соединения, М.: «Академия», 2005.
2. Кулезнев, В. Н. Химия и физика полимеров : учебное пособие / В. Н. Кулезнев, В. А. Шершнев. — 3-е изд., испр. — Санкт-Петербург : Лань, 2021. Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/168696 
3. Кленин, В. И. Высокомолекулярные соединения : учебник / В. И. Кленин, И. В. Федусенко. — 2-е изд., испр. — Санкт-Петербург : Лань, 2021. Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/168512
4. Тагер А.А. «Физико-химия полимеров», М.: «Химия», 1978.
5. Шур А. М. Высокомолекулярные соединения, М.: «Высш. шк.», 1981.
6. Практикум по высокомолекулярным соединениям. Учеб. пособие / Под ред. Кабанова В. А. М.: «Химия», 1987.
7. Высокомолекулярные соединения. Практикум (часть 1), сост. Глиздинская Л.В., Омск: изд-во ОмГУ им. Ф.М. Достоевского, 2012.
8. Высокомолекулярные соединения. Практикум (часть 2), сост. Глиздинская Л.В., Омск: изд-во ОмГУ им. Ф.М. Достоевского, 2014.
9. Энциклопедия полимеров: в 3 т. М.: БСЭ, 1972-1977.
10. Рабек Я. Экспериментальные методы в химии полимеров: в 2-х частях. М.: "Мир", 1983.