Povijest polimera, polimerizacija, tipovi, svojstva i primjeri



polimeri su molekularni spojevi koji se odlikuju visokom molarnom masom (u rasponu od tisuću do milijuna) i sastavljeni su od velikog broja jedinica, zvanih monomeri, koji se ponavljaju.

Budući da imaju karakteristiku da su velike molekule, te se vrste nazivaju makromolekulama, što im daje jedinstvene kvalitete i vrlo različite od onih promatranih u manjim, koje se mogu pripisati samo ovoj vrsti tvari, kao što je sklonost koju imaju za oblik staklenih struktura.

Na isti način, budući da pripadaju vrlo velikoj skupini molekula, pojavila se potreba da im se dodijeli klasifikacija, zbog čega su podijeljeni u dva tipa: polimeri prirodnog porijekla, kao što su proteini i nukleinske kiseline; i one sintetičke proizvodnje, kao što su najlon ili lucit (poznatiji kao pleksiglas).

Znanstvenici su započeli istraživanja znanosti koja postoji iza polimera dvadesetih godina prošlog stoljeća, kada su s radoznalošću i zbunjenošću promatrali kako se neke tvari ponašaju kao drvo ili guma. Tada su se znanstvenici toga vremena posvetili analizi ovih spojeva tako prisutnih u svakodnevnom životu.

Postizanjem određenog stupnja razumijevanja o prirodi ovih vrsta, mogli bismo razumjeti njihovu strukturu i napredak u stvaranju makromolekula koje bi mogle olakšati razvoj i poboljšanje postojećih materijala, kao i proizvodnju novih materijala.

Također je poznato da brojni značajni polimeri u svojoj strukturi sadrže atome dušika ili kisika, koji su vezani za atome ugljika, tvoreći dio glavnog lanca molekule..

Ovisno o glavnim funkcionalnim skupinama koje su dio monomera, one će biti imenovane; na primjer, ako monomer nastane od estera, nastaje poliester.

indeks

  • 1 Povijest polimera
    • 1.1
    • 1.2
    • 1.3 Stoljeće XXI
  • 2 Polimerizacija
    • 2.1. Polimerizacija reakcijama adicije
    • 2.2. Polimerizacija reakcijama kondenzacije
    • 2.3 Drugi oblici polimerizacije
  • 3 Vrste polimera
  • 4 Svojstva
  • 5 Primjeri polimera
    • 5.1 Polistiren
    • 5.2 Politetrafluoretilen
    • 5.3 Polivinil klorid
  • 6 Reference

Povijest polimera

Povijest polimera trebala bi se razmotriti počevši s upućivanjem na prve polimere od kojih je jedan svjestan.

Na taj način, određeni materijali prirodnog podrijetla koji se od davnina često koriste (kao što su celuloza ili koža) uglavnom se sastoje od polimera.

19. stoljeće

Nasuprot onome što bi se moglo misliti, sastav polimera bio je nepoznat da bi se otkrio tek prije nekoliko stoljeća, kada su počeli utvrđivati ​​kako su te tvari nastale, pa čak i nastojali uspostaviti neku metodu za umjetnu proizvodnju.

Pojam "polimeri" prvi put je korišten 1833. godine, zahvaljujući švedskom kemičaru Jönsu Jacobu Berzeliusu, koji ga je koristio za označavanje tvari organske prirode koje imaju istu empirijsku formulu, ali imaju različite molarne mase.

Ovaj je znanstvenik također bio zadužen za kovanje drugih pojmova, kao što su "izomer" ili "kataliza"; iako treba napomenuti da je u to vrijeme koncept ovih izraza bio potpuno različit od onoga što oni trenutno znače.

Nakon nekih pokusa za dobivanje sintetskih polimera iz transformacije prirodnih polimernih vrsta, proučavanje ovih spojeva postalo je sve relevantnije.

Svrha ovih istraživanja bila je postići optimizaciju već poznatih svojstava tih polimera i dobivanje novih tvari koje bi mogle ispuniti specifične namjene u različitim područjima znanosti..

20. stoljeće

Uočavajući da je guma topiva u otapalu organske prirode, a zatim je dobivena otopina pokazala neke neobične karakteristike, znanstvenici su bili poremećeni i nisu znali kako ih objasniti..

Ovim opažanjima zaključeno je da tvari poput ove pokazuju ponašanje koje se vrlo razlikuje od manjih molekula, kao što su mogli primijetiti dok proučavaju gumu i njezina svojstva.

Uočili su da ispitivana otopina ima visoku viskoznost, značajno smanjenje točke smrzavanja i osmotski tlak male veličine; time se može zaključiti da je bilo nekoliko otopljenih supstanci vrlo visoke molarne mase, ali su znanstvenici odbili vjerovati u tu mogućnost.

Ovi fenomeni, koji su se također manifestirali u određenim tvarima kao što su želatina ili pamuk, naveli su znanstvenike da misle da je ova vrsta tvari sastavljena od agregata malih molekularnih jedinica, kao što je C5H8 ili C10H16, povezane međumolekularnim silama.

Iako je ta pogrešna misao ostala nekoliko godina, definicija koja traje sve do danas bila je ona koju joj je dao njemački kemičar i dobitnik Nobelove nagrade za kemiju Hermann Staudinger..

21. stoljeće

Sadašnja definicija tih struktura kao makromolekularnih supstanci povezanih kovalentnim vezama skovali su 1920. godine Staudinger, koji je inzistirao na osmišljavanju i provođenju eksperimenata dok nije pronašao dokaze za tu teoriju tijekom sljedećih deset godina.

Počeo je razvoj tzv. "Polimerne kemije" i od tada je samo zaokupio zanimanje istraživača diljem svijeta, računajući među stranice svoje povijesti vrlo važne znanstvenike, među kojima se ističu Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear, uz ostale, pored onih koji su prethodno navedeni.

Trenutno se polimerne makromolekule istražuju u različitim znanstvenim područjima, kao što su polimerna znanost ili biofizika, gdje se istražuju tvari koje povezuju monomere preko kovalentnih veza s različitim metodama i svrhama..

Dakako, od prirodnih polimera kao što je poliizopren do onih sintetskog podrijetla kao što je polistiren, oni se vrlo često koriste, ne umanjujući druge vrste kao što su silikoni, sastavljeni od monomera na bazi silicija..

Također, mnogi od tih spojeva prirodnog i sintetskog porijekla sačinjeni su od dvije ili više različitih klasa monomera, te su polimerne vrste dobile naziv kopolimera.

polimerizacija

Da bismo se bavili pitanjem polimera, moramo početi govoriti o podrijetlu riječi polimer, koji potječe iz grčkih pojmova. POLI, što znači "puno"; i škrpine, što se odnosi na "dijelove" nečega.

Ovaj izraz se koristi za označavanje molekularnih spojeva koji imaju strukturu koja se sastoji od mnogih ponavljajućih jedinica, što uzrokuje svojstvo visoke relativne molekulske mase i drugih intrinzičnih značajki tih.

Tako su jedinice koje sačinjavaju polimere bazirane na molekularnim vrstama koje imaju relativnu molekularnu masu male veličine.

U ovom redoslijedu ideja, pojam polimerizacije odnosi se samo na sintetske polimere, točnije na procese koji se koriste za dobivanje ovog tipa makromolekula.

Stoga se polimerizacija može definirati kao kemijska reakcija koja se koristi u kombinaciji monomera (jedan po jedan) za proizvodnju odgovarajućih polimera iz njih..

Na taj se način sinteza polimera provodi kroz dvije vrste glavnih reakcija: reakcije adicije i reakcije kondenzacije, koje će biti detaljno opisane u nastavku..

Polimerizacija reakcijama adicije

Ovaj tip polimerizacije ima udjele nezasićenih molekula koje imaju dvostruke ili trostruke veze u svojoj strukturi, posebno one ugljik-ugljik.

U tim reakcijama, monomeri podliježu međusobnim kombinacijama bez eliminacije bilo kojeg od njihovih atoma, gdje se polimerne vrste sintetizirane lomljenjem ili otvaranjem prstena mogu dobiti bez generiranja eliminacije malih molekula..

S kinetičke točke gledišta, ova polimerizacija se može promatrati kao trostupanjska reakcija: inicijacija, propagacija i završetak.

Prvo, započinje reakcija, u kojoj se zagrijavanje primjenjuje na molekulu koja se smatra inicijatorom (označena kao R2) stvoriti dvije radikalne vrste na sljedeći način:

R2 → 2R ∙

Ako se kao primjer koristi polietilen, sljedeći korak je razmnožavanje, gdje se reaktivni radikal formira približavajući molekuli etilena, a nova vrsta radikala se formira kako slijedi:

R + CH2= CH2 → R-CH2-CH2∙

Ovaj novi radikal se zatim kombinira s drugom molekulom etilena, i taj se proces nastavlja sukcesivno sve dok kombinacija dvaju dugolančanih radikala konačno ne potakne polietilen, u reakciji poznatoj kao završetak..

Polimerizacija reakcijama kondenzacije

U slučaju polimerizacije reakcijama kondenzacije, obično dolazi do kombinacije dva različita monomera, uz posljedično uklanjanje male molekule, koja je obično voda..

Slično, polimeri proizvedeni ovim reakcijama često imaju heteroatome, kao što je kisik ili dušik, koji čine dio njihove glavne strukture. Također se događa da repetitivna jedinica koja predstavlja bazu svog lanca ne posjeduje ukupnost atoma koji se nalaze u monomeru na koji se može razgraditi.

S druge strane, postoje metode koje su nedavno razvijene, među kojima se ističe plazemska polimerizacija, čije se karakteristike ne slažu savršeno s bilo kojom od gore opisanih tipova polimerizacije..

Na taj način, reakcije polimerizacije sintetskog porijekla, i dodavanje i kondenzacija, mogu se pojaviti u odsutnosti ili u prisutnosti katalizatorskih vrsta..

Kondenzacijska polimerizacija se široko koristi u proizvodnji mnogih spojeva koji su obično prisutni u svakodnevnom životu, kao što je dakron (poznatiji kao poliester) ili najlon.

Ostali oblici polimerizacije

Osim ovih metoda sinteze umjetnih polimera postoji i biološka sinteza, koja je definirana kao područje istraživanja koje je odgovorno za istraživanje biopolimera, koji su podijeljeni u tri glavne kategorije: polinukleotidi, polipeptidi i polisaharidi..

U živim organizmima, sinteza se može izvesti prirodno, kroz procese koji uključuju prisutnost katalizatora kao što je enzim polimeraze u proizvodnji polimera kao što je deoksiribonukleinska kiselina (DNA)..

U drugim slučajevima, većina enzima korištenih u biokemijskoj polimerizaciji su proteini, koji su polimeri formirani s aminokiselinama i bitni su u velikoj većini bioloških procesa.

Osim biopolimernih tvari dobivenih ovim metodama, postoje i drugi od velike komercijalne važnosti, kao što je vulkanizirana guma koja se dobiva zagrijavanjem gume prirodnog podrijetla u prisutnosti sumpora..

Dakle, među tehnikama koje se koriste za sintezu polimera putem kemijske modifikacije polimera prirodnog podrijetla su završna obrada, umrežavanje i oksidacija.

Vrste polimera

Vrste polimera mogu se klasificirati prema različitim karakteristikama; Na primjer, klasificiraju se u termoplastike, termostate ili elastomere prema njihovom fizičkom odgovoru na zagrijavanje.

Dodatno, ovisno o tipu monomera iz kojeg su nastali, oni mogu biti homopolimeri ili kopolimeri.

Na isti način, prema vrsti polimerizacije kojom se proizvode, oni mogu biti adicijski ili kondenzacijski polimeri.

Također se mogu dobiti prirodni ili sintetski polimeri ovisno o njihovom podrijetlu; u organski ili anorganski, ovisno o kemijskom sastavu.

nekretnine

- Njegova najistaknutija osobina je repetitivni identitet njegovih monomera kao osnova njegove strukture.

- Njegova električna svojstva variraju ovisno o svojoj namjeni.

- Imaju mehanička svojstva kao što su elastičnost ili vlačna čvrstoća, koja definiraju njihovo makroskopsko ponašanje.

- Neki polimeri pokazuju važna optička svojstva.

- Mikrostruktura koju posjeduju izravno utječe na njihova druga svojstva.

- Kemijska svojstva polimera određena su atraktivnim interakcijama između lanaca koji ih formiraju.

- Njegova transportna svojstva povezana su s brzinom međumolekularnog kretanja.

- Ponašanje njegovih agregacijskih stanja povezano je s njegovom morfologijom.

Primjeri polimera

Među velikim brojem polimera koji postoje postoje sljedeći:

polistiren

Koristi se u kontejnerima različitih tipova, kao iu spremnicima koji se koriste kao toplinski izolatori (za hlađenje vode ili skladištenje leda), pa čak iu igračke.

politetrafluoretilen

Poznatije kao teflon, koristi se kao električni izolator, također u proizvodnji valjaka i za premazivanje kuhinjskih pomagala.

Polivinil klorid

U proizvodnji kanala za zidove, pločice, igračke i cijevi, ovaj polimer je komercijalno poznat kao PVC.

reference

  1. Wikipedia. (N. D.). Polimer. Preuzeto iz en.wikipedia.or
  2. Chang, R. (2007). Kemija, 9. izdanje. Meksiko: McGraw-Hill.
  3. LibreTexts. (N. D.). Uvod u polimere. Preuzeto s chem.libretexts.org
  4. Cowie, J.M. G., i Arrighi, V. (2007). Polimeri: kemija i fizika modernih materijala, treće izdanje. Preuzeto s books.google.co.ve
  5. Britannica, E. (s.f.). Polimer. Preuzeto s britannica.com
  6. Morawetz, H. (2002). Polimeri: podrijetlo i rast znanosti. Preuzeto s books.google.co.ve