Сторінки 153–156

Розв’язання

1. Проаналізуйте властивості поліетилену низької густини (LDPE): він м'який, гнучкий і має високу прозорість.

2. Визначте, де ці властивості корисні: для тонких плівок, що обгортають продукти, та пакетів для харчових товарів.

3. Проаналізуйте властивості поліетилену високої густини (HDPE): він жорсткий, міцний і стійкий до хімікатів.

4. Визначте сферу застосування цих властивостей: для виробництва труб, каністр для реактивів, контейнерів та пакетів для сміття.

Розв’язання

1. Визначте спільні властивості: склад (C і H), органічна природа, твердість у масивному стані (хоча поліетилен — пластик).

2. Перелічіть властивості алкенів: наявність подвійного зв'язку, здатність до приєднання, окиснення, горючість.

3. Перелічіть властивості поліетилену: відсутність реакційності (хімічна стійкість), малопрозорість, жирність на дотик, низька теплопровідність.

Розв’язання

1. Для LDPE (м'який, глянцевий): підходить для тонких плівок, пакетів для харчових продуктів, обгортання, де не потрібна висока міцність.

2. Для HDPE (жорсткий, міцний): підходить для труб великого діаметра, каністр, контейнерів, які мають витримувати важкі навантаження або хімічні розчини.

Розв’язання

1. Реакція полімеризації: процес сполучення багатьох молекул мономерів в одну велику молекулу полімеру.

2. Мономер: низькомолекулярна речовина (наприклад, етен), яка входить до складу полімеру.

3. Полімер: високомолекулярна сполука, утворена з багатьох мономерів.

4. Елементарна ланка: фрагмент молекули полімеру, що повторюється багато разів (для поліетилену — –CH2–CH2–).

5. Ступінь полімеризації: число молекул мономеру, що об'єдналися в одну молекулу полімеру.

Розв’язання

1. Розглянемо пункт а). Високомолекулярні сполуки — це ширше поняття, яке включає полімери (поліетилен, каучук) та біополімери (білки, ДНК). Полімери — це синтетичні або природні високомолекулярні речовини, утворені реакцією полімеризації. Отже, кожен полімер є високомолекулярною сполукою, але не всяка високомолекулярна сполука (наприклад, деякі білки) називається полімером у звичному значенні в шкільній програмі, хоча технічно це так. У діаграмі Венна кола «полімери» повністю знаходиться всередині кола «високомолекулярні сполуки».

2. Розглянемо пункт б). Мономер — це цілісна молекула вихідної речовини (наприклад, $C_2{H}_4$), яка вступає в реакцію. Елементарна ланка — це частинка ($-C{H}_2-C{H}_2-$), яка повторюється в полімері і має однаковий якісний склад з мономером, але відрізняється від нього структурою зв'язків (подвійний зв'язок перетворився на одинарний). Вони не є тотожними поняттями: мономери — це реагенти, а елементарні ланки — будівельні блоки продукту.

Розв’язання

1. Час розкладання паперового пакета становить приблизно 2–5 місяців у природних умовах. Поліетиленовий пакет розкладається від 100 до 500 років (за різними даними — навіть до 1000 років).

2. Тривалість використання пакета в побуті становить кілька годин або, у найкращому випадку, кілька днів/тижнів.

3. Порівнюючи ці величини: час використання (дні) набагато менший за час розкладання (роки). Це означає, що ми використовуємо ресурси для створення матеріалу, який довго забруднює довкілля.

Розв’язання

1. Приклад 1 (морські тварини): Морські черепахи часто споживають поліетиленові пакети або плівки, які вони плутають з медузами — основним джерелом їхнього харчування.

2. Приклад 2 (наземні/водні птахи): Птахи (наприклад, чайки) можуть ковтати шматочки поліетилену, знайдені на поверхні води або в смітті, плутаючи їх з дрібними комахами або насінням.

3. Наслідки: Полинений не розщеплюється в травному тракті. Він займає місце в шлунку, викликаючи відчуття ситості, що призводить до голодування і смерті тварини. Також пластик може руйнуватися на дрібні частинки, які потрапляють у кров або тканини організму, викликаючи отруєння.

4. Вплив на екосистему: Смерть ключових видів (наприклад, хижацьких птахів чи морських ссавців) порушує ланцюги живлення, що може призвести до зменшення популяцій інших видів і деградації середовища.

Розв’язання

1. Проаналізуйте перший фрагмент: він містить заклик «Довіряйте воді з крана», позитивне тонування про контроль, але не згадує конкретних досліджень чи авторів — це характерно для офіційного сайту підприємства («Водоканал»).

2. Проаналізуйте другий фрагмент: він містить хештеги (#наука #здоров'я), емоційний заголовок «під мікроскопом науки» та акцент на новинах про вразливість — це ознаки публікації в соціальних мережах (телеграм-канал).

3. Проаналізуйте третій фрагмент: він містить застереження про маніпуляції, згадку про дискусії в науковій спільноті та необхідність покладатися на рецензовані видання — це ознаки статті в науково-популярному журналі.

Розв’язання

1. Визначаємо, що етилен — це ненасичений вуглеводень з подвійним зв'язком $C=C$, який легко вступає у реакції приєднання.

2. Розуміємо, що під час полімеризації подвійні зв'язки розриваються, і утворюється довгий ланцюг, де всі зв'язки між атомами карбону є одинарними ($C-C$).

3. Висновуємо, що поліетилен за хімічною будовою є алканом з великою молекулярною масою, тому він має властивості типичних алканів: хімічно інертний, не реагує з кислотами, лугами та окисниками.

Розв’язання

1. Пригадуємо, що кристалічні речовини мають чітку температуру плавлення та структуру ґратки, а аморфні — плавляться в інтервалі температур і не мають чіткої структури.

2. Аналізуємо властивості поліетилену: він є малопрозорим (матовим), гнучким, його температура плавлення залежить від виду (LDPE або HDPE) і часто характеризується як діапазон розм'якшення, а не чітка точка.

3. Висновуємо, що поліетилен за фізичними властивостями наближається до аморфних речовин (або містить значну аморфну частку), оскільки він не має чіткої кристалічної структури в масі та плавиться у широкому діапазоні.

Розв’язання

1. Аргументи «за»: Поліетилен дешевий у виробництві, легкий, міцний, водонепроникний та дозволяє економити ресурси (наприклад, менше води при транспортуванні продуктів).

2. Аргументи «проти»: Він не розкладається довго в природі, забруднює ґрунт і водойми, утворює мікропластик, який шкодить тваринам та людям.

3. Висновок: Заміна є виправданою лише за умови обов'язкової сортування сміття та вторинної переробки; без цього використання поліетилену призводить до екологічної катастрофи.

Розв’язання

1. Знайдемо молекулярну масу мономеру етену (${\text{C}}_2{\text{H}}_4$): $M(\text{C})=12$, $M(\text{H})=1$. Отже, $M({\text{C}}_2{\text{H}}_4)=2\cdot 12+4\cdot 1=28$.

2. Поділимо середню молекулярну масу полімеру ($M_r=280000$) на молекулярну масу мономеру: $n=\frac{280000}{28}=10000$.

Розв’язання

1. а) Для етену ${\text{C}}_2{\text{H}}_4$: $M=28$. Масова частка $\text{C}$: $\frac{2\cdot 12}{28}\cdot 100\%=\frac{24}{28}\cdot 100\%\approx 85,7\%$. Масова частка $\text{H}$: $\frac{4\cdot 1}{28}\cdot 100\%=\frac{4}{28}\cdot 100\%\approx 14,3\%$.

2. б) Для поліетилену $[{\text{C}}_2{\text{H}}_4{]}_{1000}$: загальна маса $M=28\cdot 1000=28000$. Масова частка $\text{C}$: $\frac{2000\cdot 12}{28000}\cdot 100\%=\frac{24000}{28000}\cdot 100\%\approx 85,7\%$. Масова частка $\text{H}$: $\frac{2000\cdot 1}{28000}\cdot 100\%=\frac{2000}{28000}\cdot 100\%\approx 14,3\%$.

Розв’язання

1. Аргументи «за»: пластмаси легкі, міцні, не ламаються на дрібні шматки як скло чи метал, дешеві у виробництві, дозволяють створювати одноразову гігієнічну посудину (наприклад, для їжі).

2. Аргументи «проти»: поліетилен розкладається сотні років, забруднює ґрунт і воду, тварини можуть його сприймати за їжу, при спалюванні виділяються токсичні гази.

3. Висновок: повна заміна не виправдана через екологічні ризики; потрібне раціональне використання та сортування сміття.

Розв’язання

1. Оцініть способи утилізації: спалювання виділяє шкідливі гази, захоронення забруднює ґрунт і воду, а переробка дозволяє повертати матеріал у виробничий цикл.

2. Визначте найбільш доцільний метод: вторинна переробка є найкращою з погляду охорони довкілля, тому її варто підтримувати та розвивати.

3. Складіть пам'ятку: запишіть короткі інструкції для учнів та батьків (наприклад: «Не кидайте пакети в природу», «Сортувайте сміття», «Використовуйте пакети кілька разів»).