Опишите получение каучука по способу Лебедева.

Способ Лебедева — это промышленный метод получения синтетического каучука из этилового спирта (этанола), разработанный советским химиком Сергеем Васильевичем Лебедевым. В основе метода лежит превращение этилового спирта в бутадиен-1,3 (дивинил) с последующей полимеризацией этого вещества.

В 1926 году С. В. Лебедев разработал способ получения бутадиенового каучука из этилового спирта, а в 1932 году в СССР было организовано первое в мире крупное промышленное производство синтетического каучука.

1. Получение бутадиена из этилового спирта

На первом этапе пары этилового спирта пропускают над специальным катализатором, содержащим оксиды цинка (ZnO) и алюминия (Al₂O₃), при температуре около 400–450 °C.

При этом одновременно протекают реакции дегидрирования (отщепления водорода) и дегидратации (отщепления воды), а также последующие превращения промежуточных продуктов.

Суммарное уравнение реакции:

В результате из двух молекул этилового спирта образуются одна молекула бутадиена-1,3, две молекулы воды и одна молекула водорода.

Бутадиен-1,3 (дивинил) — это непредельный углеводород, содержащий две двойные связи. Именно он служит мономером для получения синтетического каучука.

2. Полимеризация бутадиена

На втором этапе полученный бутадиен очищают и подвергают полимеризации.

В первоначальном способе Лебедева полимеризацию проводили в присутствии металлического натрия, который выступал инициатором процесса.

Уравнение полимеризации в упрощённом виде:

В ходе реакции множество молекул бутадиена соединяются между собой, образуя длинные полимерные цепи.

Образующийся продукт называется бутадиеновым каучуком, или полибутадиеном. В его макромолекулах сохраняются двойные связи, благодаря чему каучук способен вступать в реакции присоединения, в том числе при вулканизации. Приведённая формула отражает преимущественно 1,4-присоединение, хотя в реальном продукте возможны и другие варианты соединения звеньев.

3. Получение резины из каучука

Полученный синтетический каучук обладает эластичностью, однако для практического использования его свойства необходимо улучшить.

Для этого проводят вулканизацию — нагревание каучука с серой. При этом между полимерными цепями образуются поперечные связи, благодаря которым материал становится более прочным, упругим, износостойким и устойчивым к деформации.

В результате вулканизации получают резину, используемую для производства автомобильных шин, технических изделий и других эластичных материалов.

4. Значение способа Лебедева

Главное достоинство метода заключалось в возможности получения синтетического каучука из доступного сырья — этилового спирта, который в то время производили преимущественно из растительного сырья.

Способ Лебедева имел огромное промышленное значение, поскольку позволил наладить массовое производство синтетического каучука и уменьшить зависимость промышленности от поставок натурального каучука.

Таким образом, получение каучука по способу Лебедева включает две основные стадии:

1. Превращение этилового спирта в бутадиен-1,3 при высокой температуре в присутствии катализатора.

2. Полимеризацию полученного бутадиена под действием металлического натрия с образованием синтетического бутадиенового каучука.

Главная особенность способа Лебедева — использование этилового спирта в качестве исходного сырья для производства синтетического каучука.