Историја полимера, полимеризација, типови, својства и примери



Тхе полимери су молекулска једињења која се одликују високом моларном масом (у распону од хиљада до милиона) и која се састоје од великог броја јединица, названих мономери, који се понављају.

Пошто имају карактеристику да су велики молекули, ове врсте се називају макромолекулама, што им даје јединствене особине и веома се разликује од оних које се примећују у мањим, само се могу приписати овој врсти супстанци, као што је склоност коју имају за облик стаклених структура.

На исти начин, пошто припадају веома великој групи молекула, појавила се потреба да им се додели класификација, због чега су подељени у два типа: полимери природног порекла, као што су протеини и нуклеинске киселине; и оне од синтетичке производње, као што су најлон или луцит (познатији као плексиглас).

Истраживачи су почели са истраживањима науке која постоји иза полимера 1920-их, када су радознало и збуњено посматрали како се неке супстанце понашају као дрво или гума. Тада су се научници тог времена посветили анализи ових једињења тако присутних у свакодневном животу.

Постизањем одређеног нивоа разумијевања о природи ових врста, могли бисмо разумјети њихову структуру и напредак у стварању макромолекула који би могли олакшати развој и побољшање постојећих материјала, као и производњу нових материјала.

Такође, познато је да бројни значајни полимери у својој структури садрже атоме азота или кисеоника, који су везани за атоме угљеника, чинећи део главног ланца молекула..

У зависности од главних функционалних група које су део мономера, оне ће бити именоване; на пример, ако се мономер формира естером, настаје полиестер.

Индек

  • 1 Историја полимера
    • 1.1
    • 1.2
    • 1.3 Центури КСКСИ
  • 2 Полимеризација
    • 2.1 Полимеризација реакцијама адиције
    • 2.2 Полимеризација реакцијама кондензације
    • 2.3 Други облици полимеризације
  • 3 Врсте полимера
  • 4 Својства
  • 5 Примери полимера
    • 5.1 Полистирен
    • 5.2 Политетрафлуороетилен
    • 5.3 Поливинил хлорид
  • 6 Референце

Историја полимера

Историјат полимера треба да се размотри, почевши са референцама на прве полимере од којих је један свестан.

На тај начин, одређени материјали природног поријекла који се од давнина често користе (као што су целулоза или кожа) углавном се састоје од полимера.

19. век

Насупрот ономе што би се могло помислити, састав полимера био је непознат да би се открио до пре неколико векова, када су почели да утврђују како су се те супстанце формирале, па чак и тражиле да се успостави неки метод за постизање производње вештачки.

Први пут је кориштен израз "полимери" 1833. године, захваљујући шведском кемичару Јонсу Јацобу Берзелиусу, који га је користио за означавање супстанци органске природе које имају исту емпиријску формулу али имају различите моларне масе.

Овај научник је такође био задужен за ковање других термина, као што су "изомер" или "катализа"; иако треба напоменути да је у то вријеме концепт ових израза био потпуно другачији од онога што они тренутно значе.

Након неких експеримената за добијање синтетичких полимера из трансформације природних полимерних врста, истраживање ових једињења је постало релевантније.

Сврха ових истраживања била је да се постигне оптимизација већ познатих својстава ових полимера и добијање нових супстанци које би могле да испуне специфичне сврхе у различитим областима науке.

20тх Центури

Када је уочено да је гума растворљива у растварачу органске природе, а затим је добијено решење показало неке необичне карактеристике, научници су били поремећени и нису знали како да их објасне..

На основу ових запажања закључено је да супстанце као што је ова показују понашање које се веома разликује од мањих молекула, као што су могли приметити док проучавају гуму и њене особине..

Они су приметили да испитивано решење има високу вискозност, значајно смањење тачке смрзавања и осмотски притисак мале величине; Овим се може закључити да је било неколико растворених супстанци веома високе моларне масе, али научници су одбили да верују у ову могућност.

Ови феномени, који су се такође манифестовали у неким супстанцама као што су желатин или памук, навели су научнике тог времена да помисле да су ове врсте супстанци сачињене од агрегата малих молекуларних јединица, као што је Ц5Х8 или Ц10Х16, повезане интермолекуларним силама.

Иако је ова погрешна мисао остајала неколико година, дефиниција која траје све до данас била је она коју јој је дао немачки хемичар и добитник Нобелове награде за хемију, Херманн Стаудингер..

21. век

Садашња дефиниција ових структура као макромолекуларних супстанци везаних ковалентним везама скована је 1920. године од стране Стаудингера, који је инсистирао на осмишљавању и извођењу експеримената све док није пронашао доказе за ову теорију у наредних десет година.

Почео је развој такозване "полимерне хемије" и од тада је само заокупио интересовање истраживача широм света, бројећи међу страницама његове историје веома важне научнике, међу којима се истичу Гиулио Натта, Карл Зиеглер, Цхарлес Гоодиеар, поред осталих, поред оних који су раније наведени.

У овом тренутку, полимерни макромолекули су проучавани у различитим научним областима, као што су наука из полимера или биофизика, где су испитиване супстанце које повезују мономере преко ковалентних веза са различитим методама и сврхама..

Свакако, од природних полимера као што је полиизопрен до оних синтетичког порекла као што је полистирен, они се веома често користе, не умањујући друге врсте као што су силикони, састављени од мономера на бази силиција..

Такође, многа од ових једињења природног и синтетичког порекла сачињена су од две или више различитих класа мономера, те полимерне врсте су добиле име кополимера.

Полимеризација

Да бисмо се бавили питањем полимера, морамо почети тако што ћемо говорити о поријеклу ријечи полимер, који потиче из грчких термина. полис, што значи "пуно"; и само, што се односи на "делове" нечега.

Овај израз се користи за означавање молекулских једињења која имају структуру која се састоји од многих понављајућих јединица, што доводи до својства високе релативне молекулске масе и других унутрашњих карактеристика ових.

Тако су јединице које сачињавају полимере засноване на молекуларним врстама које имају релативну молекуларну масу мале величине.

У овом редоследу идеја, термин полимеризација се односи само на синтетичке полимере, конкретније на процесе који се користе за добијање овог типа макромолекула..

Према томе, полимеризација се може дефинисати као хемијска реакција која се користи у комбинацији мономера (један по један) за добијање одговарајућих полимера из њих.

На овај начин, синтеза полимера се одвија кроз две врсте главних реакција: реакције додавања и реакције кондензације, које ће бити детаљно описане у наставку..

Полимеризација реакцијама адиције

Овај тип полимеризације има учешће незасићених молекула који имају двоструке или троструке везе у својој структури, посебно оне угљеник-угљеник.

У овим реакцијама, мономери се подвргавају међусобној комбинацији без елиминације било којег од њихових атома, где се полимерне врсте синтетизоване разбијањем или отварањем прстена могу добити без генерисања елиминације малих молекула..

Са кинетичке тачке гледишта, ова полимеризација се може посматрати као тростепена реакција: иницијација, пропагација и завршетак.

Прво, долази до почетка реакције, при чему се загревање примењује на молекул који се сматра иницијатором (означен као Р2) да се створе две радикалне врсте на следећи начин:

Р2 → 2Р ∙

Ако се као пример користи полиетилен, онда је следећи корак размножавање, где се реактивни радикал формира приближавајући молекули етилена и формира се нова врста радикала на следећи начин:

Р + ЦХ2= ЦХ2 → Р-ЦХ2-ЦХ2∙

Овај нови радикал се затим комбинује са другим молекулом етилена, и овај процес се наставља сукцесивно све док комбинација два радикала дугог ланца коначно не произведе полиетилен, у реакцији познатој као завршетак..

Полимеризација реакцијама кондензације

У случају полимеризације реакцијама кондензације, обично се јавља комбинација два различита мономера, поред тога што следи елиминација мале молекуле, која је обично вода..

Слично томе, полимери произведени овим реакцијама често имају хетероатоме, као што је кисеоник или азот, који чине део њихове главне структуре. Такође се дешава да репетитивна јединица која представља базу њеног ланца не поседује укупност атома који су у мономеру на који се може деградирати.

С друге стране, постоје методе које су недавно развијене, међу којима се истиче плазма полимеризација, чије се карактеристике не слажу савршено са било којим од горе описаних типова полимеризације..

На овај начин, реакције полимеризације синтетичког порекла, и додавање и кондензација, могу се јавити у одсуству или у присуству врста катализатора..

Кондензациона полимеризација се широко користи у производњи многих спојева који се обично налазе у свакодневном животу, као што је дакрон (познатији као полиестер) или најлон.

Други облици полимеризације

Поред ових метода синтезе вештачких полимера постоји и биолошка синтеза, која је дефинисана као област истраживања која је одговорна за истраживање биополимера, који су подељени у три главне категорије: полинуклеотиди, полипептиди и полисахариди..

У живим организмима, синтеза се може обавити природно, кроз процесе који укључују присуство катализатора као што је ензим полимеразе у производњи полимера као што је деоксирибонуклеинска киселина (ДНА)..

У другим случајевима, већина ензима који се користе у биохемијској полимеризацији су протеини, који су полимери формирани са аминокиселинама и неопходни су у великој већини биолошких процеса.

Поред биополимерних супстанци добијених овим методама, постоје и други од велике комерцијалне важности, као што је вулканизована гума која се производи кроз загревање гуме природног порекла у присуству сумпора..

Дакле, међу техникама које се користе за синтезу полимера кроз хемијску модификацију полимера природног порекла су завршна обрада, умрежавање и оксидација.

Врсте полимера

Врсте полимера могу се класификовати према различитим карактеристикама; На пример, класификују се у термопластике, термосете или еластомере у складу са њиховим физичким одговором на загревање.

Поред тога, у зависности од типа мономера од којих су формирани, они могу бити хомополимери или кополимери.

На исти начин, према врсти полимеризације којом се производе, могу бити полимери за додавање или кондензацију.

Такође, могу се добити природни или синтетички полимери у зависности од њиховог порекла; у органски или неоргански зависно од његовог хемијског састава.

Пропертиес

- Његова најзначајнија особина је репетитивни идентитет његових мономера као основа његове структуре.

- Његова електрична својства варирају у зависности од сврхе.

- Имају механичка својства као што су еластичност или влачна чврстоћа, која дефинишу њихово макроскопско понашање.

- Неки полимери показују значајна оптичка својства.

- Микроструктура коју поседују директно утиче на њихове друге особине.

- Хемијске карактеристике полимера се одређују атрактивним интеракцијама између ланаца који их формирају.

- Њена транспортна својства се односе на брзину интермолекуларног кретања.

- Понашање његових агрегационих стања је повезано са његовом морфологијом.

Примери полимера

Међу великим бројем полимера који постоје су следећи:

Полистирен

Користи се у контејнерима различитих типова, као иу контејнерима који се користе као топлотни изолатори (за хлађење воде или складиштење леда) и чак у играчкама.

Политетрафлуороетхилене

Боље познат као тефлон, користи се као електрични изолатор, такође у производњи ваљака и за премазивање кухињског прибора.

Поливинил хлорид

Користи се у производњи канала за зидове, плочице, играчке и цеви, овај полимер је комерцијално познат као ПВЦ.

Референце

  1. Википедиа. (с.ф.). Полимер Добављено из ен.википедиа.ор
  2. Цханг, Р. (2007). Хемија, Девето издање. Мексико: МцГрав-Хилл.
  3. ЛибреТектс. (с.ф.). Увод у полимере. Преузето са цхем.либретектс.орг
  4. Цовие, Ј.М. Г., и Арригхи, В. (2007). Полимери: хемија и физика модерних материјала, треће издање. Преузето са боокс.гоогле.цо.ве
  5. Британница, Е. (с.ф.). Полимер Преузето са британница.цом
  6. Мораветз, Х. (2002). Полимери: порекло и раст науке. Преузето са боокс.гоогле.цо.ве