Из названия вещества полистирол уже становится понятно, что оно синтезировано из множества молекул стирола в одну большую молекулу полимера - стирола. В первом нашем опыте мы будем деполимеризировать полистирол и заниматься получением стирола.
Получение стирола будем производить из неокрашенного кусочка полистирола, который несложно найди дома. Ниже приведены рисунки предметов, изготовленных из полистирола.
Здесь можно использовать пластмассовую посуду (миски, чашки), старую кассету от магнитофонной плёнки и многое другое, что найдёте.
Для того, чтобы убедиться, что Ваша вещь действительно сделана из полистирола, достаточно проверить её на горение (при внесении в пламя кусочка полистирола он начинает коптить с выделением сладковатого запаха. Такой обонятельный эффект возникает, если уколоть предмет из полистирола раскалённой иглой).
Итак, получение стирола:
Химическая реакция получения стирола - это обратная реакция полимеризации, то есть реакция деполимеризации полистирола. Соберём систему колб, изображённую на рисунке.
В большую колбу положим около 50 г полистирола, затем будем нагревать колбу, но осторожно, чтобы произошло его плавление. Когда плавление начнётся, можно усилить нагрев. Полистирол образует белый пар, который по трубкам попадает в холодильник, затем в конденсат стекает в виде желтоватой жидкости, которая переходит в бесцветную. Эта жидкость - стирол, но он содержит димеры и тримеры стирола (то есть часть молекул стирола имеет по две и три соединённые молекулы).
При проведении этой реакции в течении 2-х часов можно получить около 35 г жидкости.
После остывания прибора нужно промыть его бензолом (осторожно, бензол - ядовит!).
Для получения стирола в более чистом виде его повторно перегоняют с добавлением частиц серы (для стабилизации реакции).
А теперь, когда всё получилось, можно ли провести полимеризацию стирола и снова получить полистирол?! Можно, давайте проведём обратную реакция: получение полистирола. Для этого нам понадобится, конечно же, стирол, который уже есть у нас, кроме того, реакция будет происходить при нагреве и наличии катализатора.
Конечно, в промышленности полистирол получают с помощью катализатора – бензоила, - это ядовитое взрывчатое вещество (для того чтобы она не взорвалась, её применяют в химических реакциях во влажном состоянии). Но в домашних условиях можно обойтись и без неё.
Итак, холодильник, который показан на рисунке выше, вставим в колбу. Лучше всего холодильник установить в колбу через пробку, обмотанную алюминиевой фольгой. В колбе будем греть (на песочной бане или с помощью горелки) нашу прозрачную жидкость – стирол, при этом добавим туда 30% раствор перекиси водорода. Соотношение стирола к перекиси должно быть 3:1. В процессе реакции можно добавить ещё немного (не более 1 части) перекиси водорода.
В процессе нагрева будет происходить полимеризация стирола – образование полистирола. Это можно определить визуально: постепенное затвердевание массы. Химическая реакция полимеризации протекает в 3 стадии, при которых в молекулах стирола разрушаются связи. После чего свободные части молекул соединяются между собой. Когда происходит объединение больших 2-х цепей или к концу цепочки присоединяется фрагмент катализатора, то происходит обрыв цепи. После реакции полистирол из колбы извлечь трудно: нужно или его расплавить или разбить колбу.
Чтобы убедиться, что получен полистирол, определим характерные для него свойства. С помощью таблицы исследование пластмассы определим, при какой температуре он размягчается, вступает в реакцию с различными химическими реакциями.
Полистирол не вступает в реакцию с щелочами, частично взаимодействует с концентрированной серной кислотой, хорошо растворяется в бензоле и ацетоне.
Изделия и бесформенные кусочки полистирола отлично склеиваются, если обработать места склейки бензолом и прижать их к друг-другу.