Polimerų istorija, polimerizacija, tipai, savybės ir pavyzdžiai



The polimerai yra molekuliniai junginiai, kuriems būdinga didelė molinė masė (nuo tūkstančių iki milijonų) ir kurie yra sudaryti iš daugelio vienetų, vadinamų monomerais, kurie kartojami.

Kadangi šios rūšys yra būdingos didelėms molekulėms, šios rūšys vadinamos makromolekulėmis, kurios suteikia jiems unikalias savybes ir labai skiriasi nuo tų, kurios pastebėtos mažesnėse, ir priskirtinos tik šios rūšies medžiagoms, pvz. formuoti stiklo konstrukcijas.

Taip pat, kadangi jie priklauso labai didelei molekulių grupei, atsirado poreikis suteikti jiems klasifikaciją, todėl jie skirstomi į dvi rūšis: natūralios kilmės polimerus, tokius kaip baltymai ir nukleino rūgštys; ir sintetinės gamybos produktai, pvz., nailonas arba liucitas (geriau žinomas kaip plexiglas).

Mokslininkai pradėjo tyrinėti mokslinius tyrimus, kurie egzistuoja už polimerų 1920-aisiais, kai jie smalsiai ir sumišę stebėjo, kaip kai kurios medžiagos veikia kaip mediena ar guma. Tuomet to meto mokslininkai patyrė analizuoti šiuos junginius kasdieniame gyvenime.

Pasiekdami tam tikrą supratimą apie šių rūšių pobūdį, galėtume suprasti jų struktūrą ir pažangą kuriant makromolekules, kurios galėtų palengvinti esamų medžiagų kūrimą ir tobulinimą, taip pat naujų medžiagų gamybą..

Be to, yra žinoma, kad daug reikšmingų polimerų savo sudėtyje turi azoto arba deguonies atomų, prijungtų prie anglies atomų, kurie yra pagrindinės molekulės grandinės dalis..

Priklausomai nuo pagrindinių funkcinių grupių, kurios yra monomerų dalis, jos bus pavadintos; pavyzdžiui, jei monomeras yra suformuotas esteriu, atsiranda poliesteris.

Indeksas

  • 1 Polimerų istorija
    • 1.1 XIX a
    • 1.2 XX a
    • 1.3 amžiuje XXI
  • 2 Polimerizacija
    • 2.1 Polimerizacija, naudojant papildomas reakcijas
    • 2.2 Polimerizacija kondensacijos reakcijomis
    • 2.3 Kitos polimerizacijos formos
  • 3 Polimerų tipai
  • 4 Ypatybės
  • 5 Polimerų pavyzdžiai
    • 5.1 Polistirenas
    • 5.2 Politetrafluoretilenas
    • 5.3 Polivinilchloridas
  • 6 Nuorodos

Polimerų istorija

Polimerų istorija turėtų būti sprendžiama pradedant nuorodomis į pirmuosius polimerus, apie kuriuos žinoma.

Tokiu būdu tam tikros natūralios kilmės medžiagos, kurios buvo plačiai naudojamos nuo seniausių laikų (pvz., Celiuliozės ar odos), daugiausia yra pagamintos iš polimerų..

XIX a

Priešingai nei manoma, polimerų sudėtis buvo nežinoma, kad ją būtų galima atskleisti dar prieš kelis šimtmečius, kai jie pradėjo nustatyti, kaip šios medžiagos buvo suformuotos, ir netgi siekė nustatyti tam tikrą metodą, kad būtų galima gaminti dirbtinai.

Pirmą kartą buvo vartojamas terminas „polimerai“ 1833 m., Dėka Švedijos chemikui Jönui Jacobui Berzeliui, kuris naudojo jį ekologiškų medžiagų, turinčių tą pačią empirinę formulę, tačiau turi skirtingas molines mases..

Šis mokslininkas taip pat buvo atsakingas už kitų terminų, pvz., „Izomero“ arba „katalizės“ kūrimą; nors reikėtų pažymėti, kad tuo metu šių sąvokų samprata buvo visiškai kitokia nei dabar.

Po kai kurių eksperimentų, siekiant gauti natūralių polimerinių rūšių transformacijos sintetinius polimerus, šių junginių tyrimas tapo svarbesnis.

Šių tyrimų tikslas buvo optimizuoti jau žinomas šių polimerų savybes ir gauti naujų medžiagų, kurios galėtų atitikti konkrečius tikslus įvairiose mokslo srityse..

XX a

Stebėdami, kad guma yra tirpsta organinio pobūdžio tirpiklyje, o gautas tirpalas pasižymėjo neįprastomis savybėmis, mokslininkai buvo sutrikdyti ir nežinojo, kaip juos paaiškinti.

Remiantis šiais stebėjimais galima daryti išvadą, kad tokios medžiagos yra labai skirtingos nuo mažesnių molekulių, kaip galėtų pastebėti studijuojant gumą ir jo savybes..

Jie pažymėjo, kad tiriamasis tirpalas turi didelį klampumą, žymiai sumažėjo užšalimo temperatūra ir nedidelis osmosinis slėgis; dėl to galima daryti išvadą, kad buvo keletas labai didelės molinės masės tirpiklių, tačiau mokslininkai atsisakė patikėti šia galimybe.

Šie reiškiniai, kurie taip pat pasireiškė tam tikrose medžiagose, tokiose kaip želatina arba medvilnė, paskatino mokslininkus manyti, kad šios rūšies medžiagos buvo sudarytos iš mažų molekulinių vienetų, pvz.5H8 arba C10H16, sujungtos tarpmolekulinės jėgos.

Nors ši klaidinga mintis išliko keletą metų, iki šiol išlikusi apibrėžtis buvo ta, kurią jai suteikė Vokietijos chemikas ir Nobelio premijos laureatas chemijoje, Hermann Staudinger..

XXI amžius

Dabartinę šių struktūrų, kaip kovalentinių obligacijų, susijusių su makromolekulinėmis medžiagomis, apibrėžimą 1920 m. Sukūrė Staudinger, kuris primygtinai reikalavo parengti ir atlikti eksperimentus, kol per ateinančius dešimt metų bus surastos šios teorijos įrodymai.

Taip prasidėjo vadinamosios „polimero chemijos“ plėtra ir nuo to laiko jis užėmė tik tyrėjų susidomėjimą visame pasaulyje, įskaičiuojant į savo istorijos puslapius labai svarbius mokslininkus, tarp kurių išsiskiria Giulio Natta, Karl Ziegler, Be to, Charles Goodyear, be kita ko, jau anksčiau paminėtas.

Šiuo metu tiriamos polimerinės makromolekulės įvairiose mokslo srityse, pvz., Polimerų moksle arba biofizikoje, kur tiriamos gautos medžiagos, jungiančios monomerus kovalentinėmis jungtimis su skirtingais metodais ir tikslais..

Žinoma, iš natūralių polimerų, tokių kaip poliizoprenas, su sintetinės kilmės polistirenu, jie dažnai naudojami, nepažeidžiant kitų rūšių, pvz., Silikonų, pagamintų iš silicio pagrindu pagamintų monomerų..

Be to, daugelis šių natūralios ir sintetinės kilmės junginių yra sudaryti iš dviejų ar daugiau skirtingų monomerų klasių, šioms polimerinėms rūšims buvo suteiktas kopolimerų pavadinimas.

Polimerizacija

Norint patekti į polimerų klausimą, turime pradėti kalbėti apie žodį „polimeras“, kuris kilęs iš graikų kalbų polys, tai reiškia „daug“; ir tik, kuris reiškia kažką „dalis“.

Šis terminas naudojamas žymėti molekulinius junginius, kurių struktūra susideda iš daugelio pakartotinių vienetų, todėl atsiranda didelės santykinės molekulinės masės ir kitų būdingų savybių savybė..

Taigi polimerų sudedamosios dalys yra pagrįstos molekulinėmis rūšimis, kurių santykinė molekulinė masė yra nedidelė.

Šioje idėjų eilutėje terminas „polimerizacija“ taikomas tik sintetiniams polimerams, konkrečiau - procesams, naudojamiems šio tipo makromolekulių gamybai..

Todėl polimerizaciją galima apibūdinti kaip cheminę reakciją, naudojamą monomerų derinyje (po vieną), kad gautų atitinkamus jų polimerus..

Tokiu būdu polimerų sintezė vykdoma dviejų tipų pagrindinėmis reakcijomis: papildymo reakcijomis ir kondensacijos reakcijomis, kurios bus išsamiai aprašytos toliau.

Polimerizacija pagal pridėjimo reakcijas

Šio tipo polimerizacijose dalyvauja nesočiosios molekulės, turinčios dvigubą arba trigubą jungtį, ypač anglies ir anglies junginių..

Šiose reakcijose monomerai derinami vienas su kitu be jų atomų, kai polimerinės rūšys, susintetintos žiedo lūžimu ar atidarymu, gali būti gaunamos nesukuriant mažų molekulių..

Kinetiniu požiūriu ši polimerizacija gali būti vertinama kaip trijų pakopų reakcija: pradžia, sklaida ir nutraukimas.

Pirma, vyksta reakcijos pradžia, kai kaitinimas taikomas molekulei, laikoma iniciatoriu (žymimas R2) sukurti du radikalias rūšis tokiu būdu:

R2 → 2R ∙

Jei pavyzdžiu naudojamas polietileno gamyba, kitas žingsnis yra dauginimas, kur susidaręs reaktyvusis radikalas priartėja prie etileno molekulės ir atsiranda nauja radikalų rūšis:

R + + CH2= CH2 → R-CH2-CH2∙

Vėliau šis naujas radikalas sujungiamas su kita etileno molekule, ir šis procesas tęsiasi tol, kol dviejų ilgų grandinių radikalų derinys, galiausiai kilęs iš polietileno, reakcijoje, vadinamoje nutraukimu..

Polimerizacija kondensacijos reakcijomis

Jei polimerizacija vyksta kondensacijos reakcijomis, dviejų skirtingų monomerų derinys paprastai atsiranda ne tik dėl to, kad pašalinama maža molekulė, kuri paprastai yra vanduo..

Panašiai tokiomis reakcijomis gaminami polimerai dažnai turi heteroatomų, tokių kaip deguonis arba azotas, kurie sudaro jų pagrindinės struktūros dalį. Taip pat atsitinka, kad pasikartojantis vienetas, atstovaujantis jos grandinės bazei, neturi viso atomo, esančio monomeryje, prie kurio jis gali būti pažeistas.

Kita vertus, neseniai buvo sukurti metodai, tarp kurių išsiskiria plazmos polimerizacija, kurios savybės visiškai neprieštarauja nė vienai iš pirmiau aprašytų polimerizacijos tipų..

Tokiu būdu sintetinės kilmės polimerizacijos reakcijos, tiek pridedant, tiek kondensuojant, gali įvykti, jei nėra katalizatoriaus rūšies arba jos yra..

Kondensacijos polimerizacija yra plačiai naudojama gaminant daugelį junginių, kurie paprastai yra kasdieniame gyvenime, pvz., Dacron (geriau žinomas kaip poliesteris) arba nailonas..

Kitos polimerizacijos formos

Be šių dirbtinių polimerų sintezės metodų taip pat yra biologinė sintezė, kuri apibrėžiama kaip tyrimo sritis, atsakinga už biopolimerų tyrimą, suskirstytą į tris pagrindines kategorijas: polinukleotidus, polipeptidus ir polisacharidus.

Gyvuose organizmuose sintezė gali būti vykdoma natūraliai, naudojant procesus, kuriuose dalyvauja polimerai, tokie kaip polimerazės fermentas, pvz., Dezoksiribonukleino rūgštis (DNR)..

Kitais atvejais daugelis biocheminio polimerizacijos metu naudojamų fermentų yra baltymai, kurie yra polimerai, suformuoti su aminorūgštimis ir yra būtini daugumai biologinių procesų..

Be šių metodų gautų biopolimerinių medžiagų, yra ir kitų komercinės svarbos medžiagų, pvz., Vulkanizuota guma, kuri gaminama, kaitinant natūralios kilmės gumą esant sierai..

Taigi, tarp metodų, naudojamų polimerų sintezei chemiškai modifikuojant natūralios kilmės polimerus, yra apdaila, skersinis susiejimas ir oksidacija..

Polimerų tipai

Polimerų tipai gali būti klasifikuojami pagal skirtingas charakteristikas; Pavyzdžiui, jie klasifikuojami kaip termoplastikai, termosetai arba elastomerai pagal jų fizinį atsaką į atšilimą.

Be to, priklausomai nuo monomerų, iš kurių jie susidaro, tipas gali būti homopolimerai arba kopolimerai.

Tokiu pat būdu, atsižvelgiant į polimerizacijos rūšį, kuria jie gaminami, jie gali būti papildymo arba kondensacijos polimerai.

Taip pat gali būti gaunami natūralūs arba sintetiniai polimerai, priklausomai nuo jų kilmės; u organinis arba neorganinis, priklausomai nuo jo cheminės sudėties.

Savybės

- Svarbiausias jo bruožas yra pakartotinis jo monomerų tapatumas, kaip jo struktūros pagrindas.

- Jo elektrinės savybės skiriasi pagal paskirtį.

- Jie turi mechanines savybes, pvz., Elastingumą arba tempimo stiprumą, kuris apibrėžia jų makroskopinį elgesį.

- Kai kurie polimerai turi svarbių optinių savybių.

- Jų turima mikrostruktūra tiesiogiai veikia jų kitas savybes.

- Polimerų chemines savybes lemia patrauklios jų sąveikos tarp grandinių.

- Jo transportavimo savybės yra susijusios su tarpmolekuliniu judėjimu.

- Jo agregacijos būsenų elgesys yra susijęs su jo morfologija.

Polimerų pavyzdžiai

Tarp daugelio egzistuojančių polimerų yra šie:

Polistirenas

Naudojami įvairių tipų konteineriuose, taip pat konteineriuose, kurie naudojami kaip šiluminiai izoliatoriai (vėsinti arba ledams laikyti) ir net žaisluose.

Politetrafluoretilenas

Geriau žinomas kaip „Teflonas“, jis naudojamas kaip elektrinis izoliatorius, taip pat ir ritinių gamybai bei virtuvės reikmenų dengimui..

Polivinilchloridas

Šis polimeras, naudojamas sienų, plytelių, žaislų ir vamzdžių gamybai, yra žinomas kaip PVC.

Nuorodos

  1. Vikipedija. (s.f.). Polimerai Gauta iš en.wikipedia.or
  2. Chang, R. (2007). Chemija, devintas leidimas. Meksika: McGraw-Hill.
  3. „LibreTexts“. (s.f.). Įvadas į polimerus. Gauta iš chem.libretexts.org
  4. Cowie, J. M. G. ir Arrighi, V. (2007). Polimerai: šiuolaikinių medžiagų chemija ir fizika, trečiasis leidimas. Gauta iš books.google.co.ve
  5. Britannica, E. (s.f.). Polimerai Gauta iš britannica.com
  6. Morawetz, H. (2002). Polimerai: mokslo kilmė ir augimas. Gauta iš books.google.co.ve