Polimerek története, polimerizáció, típusok, tulajdonságok és példák

az polimerek azok a molekuláris vegyületek, amelyekre jellemző, hogy nagy móltömege van (több ezerről millióra), és amelyek nagyszámú egységből állnak, amelyeket monomereknek neveznek, és amelyek ismétlődnek..

Mivel ezek a fajok nagy molekuláknak tekinthetők, ezeket a fajokat makromolekuláknak nevezik, amelyek egyedülálló tulajdonságokat adnak nekik, és nagyon eltérnek a kisebbeknél megfigyeltektől, és csak az ilyen típusú anyagoknak tulajdoníthatóak, mint amilyenek az ilyen jellegű anyagok. alakú üvegszerkezetek.

Ugyanígy, mivel egy nagyon nagy molekulatömegű csoporthoz tartoznak, szükség van arra, hogy osztályozást adjanak nekik, ezért két típusra oszthatók: természetes eredetű polimerek, például fehérjék és nukleinsavak; és a szintetikus gyártás, például a nejlon vagy a lucit (jobban ismert plexiüveg).

A tudósok megkezdték a polimerek mögött létező tudományok vizsgálatát az 1920-as években, amikor kíváncsisággal és zavartan megfigyelték, hogyan viselkednek bizonyos anyagok, mint a fa vagy a gumi. Ezután az idő tudósai szentelték magukat, hogy elemezzék ezeket a vegyületeket a mindennapi életben.

Az ilyen fajok természetére vonatkozó bizonyos megértés elérésével megértettük azok szerkezetét és előrehaladtuk a makromolekulák létrehozásában, amelyek elősegíthetik a meglévő anyagok fejlesztését és fejlesztését, valamint az új anyagok előállítását..

Ismeretes továbbá, hogy számos jelentős polimer tartalmaz szerkezetükben a szénatomokhoz kapcsolódó nitrogén- vagy oxigénatomokat, amelyek a molekula fő láncának részét képezik..

A főbb funkcionális csoportoktól függően, amelyek a monomerek részét képezik, ezeket nevezzük el; például, ha a monomert egy észter alkotja, akkor egy poliészter keletkezik.

index

• 1 A polimerek története
  • 1.1 19. század
  • 1.2 20. század
  • 1.3. XXI
• 2 Polimerizáció
  • 2.1 Polimerizáció addíciós reakciókkal
  • 2.2 Polimerizáció kondenzációs reakcióval
  • 2.3 A polimerizáció egyéb formái
• 3 A polimerek típusai
• 4 Tulajdonságok
• 5 Példák a polimerekre
  • 5.1 Polisztirol
  • 5.2 Polietetrafluoretilén
  • 5.3 Polivinil-klorid
• 6 Referenciák

A polimerek története

A polimerek történetét az első polimerekre való hivatkozással kell kezelni, amelyek közül az egyik tudatában van.

Ily módon az ősidők óta széles körben használt bizonyos természetes eredetű anyagok (pl. Cellulóz vagy bőr) elsősorban polimerekből állnak..

Században

Ellentétben azzal, amit gondolhatunk, a polimerek összetétele ismeretlen volt, hogy néhány évszázaddal ezelőtt felfedezhető legyen, amikor elkezdték meghatározni, hogyan alakultak ezek az anyagok, és még megpróbált valamilyen módszert létrehozni a mesterséges előállításhoz..

Az első alkalom, hogy a "polimerek" kifejezést 1833-ban használták, köszönhetően a svéd kémikusnak, Jöns Jacob Berzeliusnak, aki arra utalt, hogy olyan szerves anyagokra utalnak, amelyek azonos empirikus képlettel rendelkeznek, de különböző moláris tömegekkel rendelkeznek.

Ez a tudós más kifejezések, mint például az "izomer" vagy a "katalízis" megalkotásáért is felelős volt; bár meg kell jegyeznünk, hogy ekkor a kifejezések fogalma teljesen különbözött attól, amit jelenleg jelent.

Néhány kísérlet után a természetes polimer fajok transzformációjából származó szintetikus polimerek előállítására a vegyületek vizsgálata egyre relevánsabbá vált.

E vizsgálatok célja a már ismert polimerek tulajdonságainak optimalizálása és új anyagok beszerzése, amelyek a tudomány különböző területein specifikus célokat szolgálhatnak..

20. század

Megfigyelve, hogy a gumi szerves anyag oldószerben oldódik, majd a kapott oldatnak szokatlan jellemzői voltak, a tudósokat megzavarták, és nem tudták, hogyan magyarázzuk el őket.

Ezeken a megfigyeléseken keresztül arra a következtetésre jutottunk, hogy az ilyen anyagok olyan viselkedést mutatnak, amely nagyon eltér a kisebb molekuláktól, ahogyan azt a gumi és annak tulajdonságai tanulmányozása során észrevették..

Megjegyezték, hogy a vizsgált oldat nagy viszkozitással, a fagyáspont jelentős csökkenésével és egy kis mértékű ozmotikus nyomással rendelkezik; ezzel arra a következtetésre juthatunk, hogy több nagyon magas moláris tömegű oldott anyag volt, de a tudósok nem hajlandók elhinni ezt a lehetőséget.

Ezek a jelenségek, amelyek bizonyos anyagokban, például zselatinban vagy pamutban is megnyilvánultak, arra késztették a tudósokat, hogy úgy gondolják, hogy az ilyen típusú anyagok kis molekuláris egységek aggregátumaiból álltak, mint például a C₅H₈ vagy C₁₀H₁₆, intermolekuláris erők köti össze.

Habár ez a hibás gondolat néhány évig maradt, a mai napig fennmaradó meghatározás a német kémikus és a kémiai Nobel-díj győztese, Hermann Staudinger..

21. század

Ezeknek a szerkezeteknek a kovalens kötésekkel összekapcsolt makromolekuláris anyagként való meghatározását 1920-ban Staudinger hozta létre, aki ragaszkodott ahhoz, hogy kísérleteket dolgozzon ki és végezzen, amíg a következő tíz évben nem találtak bizonyítékot az elméletre.

Az úgynevezett "polimer kémia" kialakulása megkezdődött, azóta csak a kutatók érdeklődését vette fel világszerte, a történelem oldalai között nagyon fontos tudósok, köztük Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear többek között a korábban megnevezetteken kívül.

Jelenleg polimer makromolekulákat vizsgálunk különböző tudományos területeken, például polimer tudományban vagy biofizikában, ahol a monomereket kovalens kötésekkel összekapcsoló különböző anyagokat különböző módszerekkel és célokkal vizsgáljuk..

Természetesen a természetes polimerekből, például a poliizoprénből a szintetikus eredetű polimerekből, például a polisztirolból, nagyon gyakran használják, anélkül, hogy más szilíciumokat, például szilíciumot tartalmazó szilikonokat károsítanának..

Ezen természetes és szintetikus eredetű vegyületek közül sok közül kettő vagy több különböző monomer osztályból áll, ezeknek a polimer fajoknak a kopolimerek nevét adták meg..

polimerizáció

Ahhoz, hogy a polimerek kérdésébe belekeveredjenek, meg kell kezdeni a polimer szó eredetéről, ami a görög kifejezésekből származik polys, ami „sokat” jelent; és sügérek, ami a „részekre” utal.

Ezt a kifejezést arra használjuk, hogy olyan molekuláris vegyületeket jelöljünk, amelyek szerkezete sok ismétlődő egységből áll, ami nagy relatív molekulatömegű tulajdonságot és ezek egyéb jellemzőit eredményezi..

Tehát a polimert alkotó egységek olyan molekuláris fajokon alapulnak, amelyek relatív molekulatömege kisebb.

Ebben az ötletrendben a polimerizáció kifejezés csak a szintetikus polimerekre vonatkozik, pontosabban az ilyen típusú makromolekulák előállítására használt eljárásokra..

Ezért a polimerizáció meghatározható a monomerek (egyenként) kombinációjában alkalmazott kémiai reakcióként a megfelelő polimerek előállítására..

Ily módon a polimerek szintézise kétféle fő reakcióval történik: addíciós reakciók és kondenzációs reakciók, amelyeket az alábbiakban részletesen ismertetünk..

Polimerizáció addíciós reakciókkal

Az ilyen típusú polimerizációk olyan telítetlen molekulák részvételével rendelkeznek, amelyek szerkezetükben kettős vagy hármas kötéssel rendelkeznek, különösen azokban a szénatomokban..

Ezekben a reakciókban a monomerek egymással kombinálódnak anélkül, hogy eltávolítanák bármelyik atomjukat, ahol a gyűrű megszakításával vagy megnyitásával szintetizálódó polimer fajok a kis molekulák eliminálódása nélkül nyerhetők..

Kinetikai szempontból ez a polimerizáció háromlépéses reakciónak tekinthető: iniciálás, szaporítás és megszűnés.

Először a reakció megkezdése történik, amelyben a fűtést iniciátornak tekintett molekulára alkalmazzuk (R jelöli₂) két radikális faj létrehozása a következő módon:

R₂ → 2R ∙

Ha például a polietilén termelését használjuk, akkor a következő lépés a szaporítás, ahol a képződő reaktív csoport egy etilénmolekulához közelít, és egy új radikális faj képződik az alábbiak szerint:

R + CH₂= CH₂ → R-CH₂-CH₂∙

Ezt az új gyököt ezután egy másik etilénmolekulával kombináljuk, és ez az eljárás egymást követően folytatódik addig, amíg két hosszú láncú gyökök kombinációja végül a polietilénből származik, a végtermékként ismert reakcióban..

Polimerizáció kondenzációs reakcióval

A kondenzációs reakciókkal végzett polimerizáció esetén két különböző monomer kombinációja általában egy kis molekula, ami általában víz, következményes eliminációján kívül történik..

Hasonlóképpen ezekben a reakciókban előállított polimerek gyakran tartalmaznak heteroatomokat, például oxigént vagy nitrogént, amelyek a fő szerkezetük részét képezik. Az is előfordul, hogy az ismétlődő egység, amely a láncának alapját képviseli, nem rendelkezik azon atomok egészével, amelyek a monomerben lebomlanak.

Másrészről vannak olyan módszerek, amelyeket a közelmúltban fejlesztettek ki, amelyek közül kiemelkedik a plazma-polimerizáció, amelynek jellemzői nem egyeznek tökéletesen a fentiekben ismertetett polimerizációs típusokkal..

Ily módon a szintetikus eredetű polimerizációs reakciók mind az adagolás, mind a kondenzáció során katalizátorfajok hiányában vagy jelenlétében előfordulhatnak..

A kondenzációs polimerizációt széles körben használják sok mindennapi életben jelen lévő vegyület, például a dacron (jobban ismert poliészter) vagy nylon előállításában..

A polimerizáció egyéb formái

A mesterséges polimerek szintézisének ezen módszerein kívül biológiai szintézis is létezik, amely a három fő kategóriába sorolt ​​biopolimerek vizsgálatának felelős területe: polinukleotidok, polipeptidek és poliszacharidok..

Élő szervezetekben a szintézis természetesen végrehajtható olyan eljárásokon keresztül, amelyek katalizátorok, például polimeráz enzim jelenlétét foglalják magukban a polimerek, mint például a dezoxiribonukleinsav (DNS) előállításában..

Más esetekben a biokémiai polimerizációban használt enzimek többsége olyan fehérjék, amelyek aminosavakkal képzett polimerek, és a biológiai folyamatok túlnyomó többségében elengedhetetlenek..

Az ezen eljárásokkal nyert biopolimer anyagok mellett más, nagy kereskedelmi jelentőségű anyagok is vannak, mint például a vulkanizált gumi, amelyet a természetes eredetű gumi kénes jelenlétében történő melegítésével állítanak elő..

Tehát a polimer szintézishez használt technikák közül a természetes eredetű polimerek kémiai módosításával a befejeződés, a térhálósodás és az oxidáció.

Polimerek típusai

A polimerek típusai különböző jellemzők szerint osztályozhatók; Például a hőre lágyuló műanyagokra, hőre keményedő vagy elasztomerekre a melegítésre adott fizikai válaszuk szerint osztályozzák.

Ezen túlmenően, attól függően, hogy milyen típusú monomerek képződnek, ezek lehetnek homopolimerek vagy kopolimerek.

Ugyanígy, a polimerizáció típusának megfelelően, amellyel előállíthatók, lehetnek addíciós vagy kondenzációs polimerek.

Természetes vagy szintetikus polimerek is előállíthatók az eredetétől függően; u vegyi összetételétől függően szerves vagy szervetlen.

tulajdonságok

- Legjelentősebb jellemzője a monomerek ismétlődő identitása a szerkezetének alapjául.

- Elektromos tulajdonságai rendeltetése szerint változnak.

- Ezek mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a rugalmasság vagy a szakítószilárdság, amelyek meghatározzák makroszkópos viselkedésüket.

- Egyes polimerek fontos optikai tulajdonságokkal rendelkeznek.

- A birtokukban lévő mikrostruktúrák közvetlenül befolyásolják más tulajdonságaikat.

- A polimerek kémiai tulajdonságait az őket alkotó láncok közötti vonzó kölcsönhatások határozzák meg.

- Szállítási tulajdonságai az intermolekuláris mozgás sebességéhez kapcsolódnak.

- Az aggregációs állapotainak viselkedése morfológiájához kapcsolódik.

Példák a polimerekre

A létező nagyszámú polimer közül a következő:

polisztirol

Különböző típusú konténerekben, valamint hőszigetelőként (hideg víz vagy jég tárolására) használt tartályokban és játékokban is használható..

politetrafluor

Teflon néven ismertebb, elektromos szigetelőként is használható, tekercsek gyártásában és konyhai eszközök bevonásában is..

Polivinil-klorid

A falak, csempe, játékok és csövek csatornáinak előállításához használt polimer a PVC-ként ismert.

referenciák

1. Wikipedia. (N.d.). Polymer. A (z) en.wikipedia.or
2. Chang, R. (2007). Kémia, kilencedik kiadás. Mexikó: McGraw-Hill.
3. LibreTexts. (N.d.). Bevezetés a polimerekbe. A kem.libretexts.org-ból származik
4. Cowie, J. M. G. és Arrighi, V. (2007). Polimerek: Kémia és a modern anyagok fizikája, harmadik kiadás. A következőt kapta: books.google.co.ve
5. Britannica, E. (s.f.). Polymer. A britannica.com-ból származik
6. Morawetz, H. (2002). Polimerek: a tudomány eredete és növekedése. A következőt kapta: books.google.co.ve