ПОЛИМЕРИ: ИСТОРИЈА, ПОЛИМЕРИЗАЦИЈА, ВРСТЕ, СВОЈСТВА - ХЕМИЈА - 2025

У полимери су молекуларни једињења окарактерисана имају високу моларну масу (у распону од хиљада до милиона) и састоји се од великог броја јединица, названих мономера, које се понављају.

Будући да имају карактеристику да су велики молекули, ове врсте се називају макромолекуле, што им даје јединствене особине које су веома различите од оних које се примећују код мањих, које се могу приписати само овој врсти супстанци, као што су склоност за обликовање стаклених конструкција.

На исти начин, пошто припадају веома великој групи молекула, појавила се потреба да им се додели класификација, за коју су подељени у две врсте: полимери природног порекла, као што су протеини и нуклеинске киселине; и оне синтетске производње, као што су најлон или луцит (познатији као плексиглас).

Учењаци су започели своја истраживања науке која стоји иза полимера 1920-их, када су са радозналошћу и запрепашћењем посматрали како се понашају супстанце попут дрвета или гуме. Тако су тадашњи научници почели да анализирају ова једињења тако присутна у свакодневном животу.

Достигавањем одређеног нивоа разумевања природе ових врста било је могуће разумети њихову структуру и напредовати у стварању макромолекула које би могле олакшати развој и унапређење постојећих материјала, као и производњу нових материјала.

Исто тако, познато је да бројни значајни полимери садрже атоме азота или кисеоника у својој структури, повезани са атомима угљеника, који су део главног ланца молекула.

Зависно од главних функционалних група које су део мономера, добиће им имена; на пример, ако је мономер створен естером, ствара се полиестер.

Историја полимера

Историји полимера мора се приступити почевши од референци на прве познате полимере.

На овај начин се одређени материјали природног порекла који су од давнина нашироко употребљавани (попут целулозе или коже) углавном састоје од полимера.

КСИКС век

Супротно ономе што би могло помислити, састав полимера био је непознат до пре неколико векова, када је почео да утврђује како се ове супстанце формирају, па су чак и настојали да успоставе метод за постизање вештачке производње.

Први пут је употребљен израз "полимери" 1833. године захваљујући шведском хемичару Јонсу Јацобу Берзелиусу који га је употребљавао за означавање супстанци органске природе који имају исту емпиријску формулу али имају различите моларне масе.

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

Након неких експеримената за добијање синтетичких полимера од трансформације природних полимерних врста, проучавање ових једињења је добивало већу важност.

Сврха ових истраживања била је постизање оптимизације већ познатих својстава ових полимера и добијање нових супстанци које би могле да испуне посебне сврхе у различитим областима науке.

Двадесети век

Примећујући да је гума растворљива у растварачу органске природе и тада је добијени раствор показао неке необичне карактеристике, научници су били забринути и нису знали како да их објасне.

Кроз ова опажања закључили су да супстанце попут ове показују веома другачије понашање од мањих молекула, као што су били у стању да примете док су проучавали гуму и њена својства.

Приметили су да је испитивани раствор имао високу вискозност, значајно смањење тачке смрзавања и мали осмотски притисак; Из овога би се могло закључити да је било неколико раствора веома високе моларне масе, али научници су одбили да верују у ову могућност.

Ови феномени, који су такође манифестује у неким супстанцама, као што су желатин или памука, направљене научници времена сматра да су ови типови супстанци чине агрегата малих молекулских јединица, попут Ц ₅ Х ₈ или Ц ₁₀ Х ₁₆ , везане интермолекуларним силама.

Иако је то погрешно размишљање остало још неколико година, дефиниција која траје и дан данас била је та коју је дао немачки хемичар и добитник Нобелове награде за хемију Херманн Стаудингер.

КСКСИ век

Тренутно дефинисање ових структура као макромолекуларних супстанци повезаних ковалентним везама сковао је 1920. године Стаудингер који је инсистирао на осмишљавању и спровођењу експеримената док није пронашао доказе за ову теорију у наредних десет година.

Развој такозване „полимерне хемије“ почео је и од тада је тек привукао интересовање истраживача широм света, рачунајући међу страницама своје историје веома важне научнике, укључујући Гиулио Натта, Карла Зиеглера, Цхарлес Гоодиеар, између осталих, поред оних који су раније именовани.

Тренутно се полимерне макромолекуле проучавају у различитим научним областима, попут науке о полимерима или биофизике, где се истражују супстанце настале везањем мономера преко ковалентних веза са различитим методама и сврхама.

Свакако, од природних полимера попут полисизопрена до оних синтетичког порекла као што је полистирен, они се користе врло често, без умањивања важности других врста, попут силикона, сачињених од мономера на бази силицијума.

Такође, велики део ових једињења природног и синтетичког порекла чине две или више различитих класа мономера, а ове полимерне врсте су добиле име кополимери.

Полимеризација

Да бисмо се укопали на тему полимера, морамо започети причом о пореклу речи полимер, која долази од грчких термина полис, што значи "пуно"; и пуко, што се односи на "делове" нечега.

Овај израз се користи за означавање молекуларних једињења која имају структуру састављену од више понављајућих јединица, што узрокује својство високе релативне молекулске масе и других њихових својствених карактеристика.

Дакле, јединице које чине полимере базиране су на молекуларним врстама које имају релативно малу релативну молекулску масу.

У овом смислу, термин полимеризације односи се само на синтетичке полимере, тачније на процесе који се користе за добијање ове врсте макромолекула.

Због тога се полимеризација може дефинисати као хемијска реакција која се користи у комбинацији мономера (један по један) како би се из њих произвели одговарајући полимери.

Дакле, синтеза полимера се врши кроз две главне врсте реакција: реакције додавања и реакције кондензације, које ће бити детаљно описане у даљем тексту.

Полимеризација реакцијама додавања

Ова врста полимеризације има учешће незасићених молекула који у својој структури имају двоструке или троструке везе, нарочито угљеник-угљеник.

У овим реакцијама, мономери се подвргавају међусобним комбинацијама без елиминације било ког од њихових атома, при чему се полимерне врсте синтетизоване ломљењем или отварањем прстена могу добити без стварања елиминације малих молекула.

Са кинетичке тачке гледишта, ова полимеризација може се посматрати као реакција у три корака: иницијација, ширење и укидање.

Прво, покретање реакције јавља у којој грејање се примењује на молекулу сматра као иницијатор (означеним као Р ₂ ) да генерише два радикалним врсте како слиједи:

Р ₂ → 2Р ∙

Ако се као пример користи производња полиетилена, следећи корак је ширење, где реактивни радикал делује у облику молекула етилена и формира се нова радикална врста на следећи начин:

Р ∙ + ЦХ ₂ = ЦХ ₂ → Р - ЦХ ₂ -ЦХ ₂ ∙

Овај нови радикал се потом комбинује са другом молекулом етилена, и тај процес се наставља узастопце све док комбинација два дуголанчана радикала коначно не створи полиетилен, у реакцији познатој као прекид.

Полимеризација реакцијама кондензације

У случају полимеризације путем кондензационих реакција, обично долази до комбинације два различита мономера, поред последичног уклањања малог молекула, који је углавном вода.

Слично томе, полимери добијени овим реакцијама често имају хетероатоме, попут кисеоника или азота, као део своје краљежнице. Такође се дешава да јединица која се понавља, која представља базу њеног ланца, нема све атоме који се налазе у мономеру на који би се могао разградити.

С друге стране, постоје методе које су развијене у новије време, међу којима се истиче полимеризација плазме, чије се карактеристике не слажу у потпуности с било којом од наведених врста полимеризације.

На овај начин, реакције полимеризације синтетског порекла, и оне додавања и кондензације, могу се догодити у одсуству или у присуству врста катализатора.

Кондензациона полимеризација се широко користи у производњи многих једињења која се често налазе у свакодневном животу, као што су дакрон (познатији као полиестер) или најлон.

Остали облици полимеризације

Поред ових метода вештачке синтезе полимера, постоји и биолошка синтеза, која је дефинисана као подручје испитивања које је одговорно за истраживање биополимера, а који су подељени у три главне категорије: полинуклеотиди, полипептиди и полисахариди.

У живим организмима синтеза се може одвијати природним путем, процесима који укључују присуство катализатора као што је ензим полимераза у производњи полимера, попут деоксирибонуклеинске киселине (ДНК).

У другим случајевима, већина ензима који се користе у биохемијској полимеризацији су протеини, који су полимери формирани на основу аминокиселина и који су неопходни у огромној већини биолошких процеса.

Поред биополимера добијених овим методама, постоје и друге велике комерцијалне важности, попут вулканизоване гуме која се производи грејањем гуме природног порекла у присуству сумпора.

Тако се међу техникама које се користе за синтезу полимера хемијском модификацијом полимера природног порекла укључују завршна обрада, умрежавање и оксидација.

Врсте полимера

Врсте полимера могу се класификовати према различитим карактеристикама; на пример, они се класификују у термопластику, термосесе или еластомере према њиховој физичкој реакцији на загревање.

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

Слично томе, према врсти полимеризације којом се производе, могу да буду адекватни или кондензациони полимери.

Исто тако, природни или синтетички полимери се могу добити у зависности од њиховог порекла; или органске или анорганске у зависности од његовог хемијског састава.

Својства

- Његова најистакнутија карактеристика је понављајући идентитет мономера као основа његове структуре.

- Електрична својства варирају у зависности од намене.

- Представљају механичка својства као што су еластичност или отпорност на вучу, која одређују њихово макроскопско понашање.

- Неки полимери показују важна оптичка својства.

- Микроструктура коју имају директно утиче на њихова друга својства.

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

- Његова транспортна својства су у односу на брзину међусобног кретања.

- Понашање стања агрегације повезано је с његовом морфологијом.

Примери полимера

Међу великим бројем постојећих полимера су следећи:

Полистирен

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

Политетрафлуороетилен

Познатији као тефлон, користи се као електрични изолатор, такође у производњи ваљка и за облагање кухињског прибора.

Поливинил хлорид

Коришћен у производњи зидних канала, плочица, играчака и цеви, овај полимер комерцијално познат као ПВЦ.

Референце

1. Википедиа. (сф) Полимер. Опоравак са ен.википедиа.ор
2. Цханг, Р. (2007). Хемија, девето издање. Мексико: МцГрав-Хилл.
3. ЛибреТектс. (сф) Увод у полимере. Преузето са цхем.либретектс.орг
4. Цовие, ЈМГ и Арригхи, В. (2007). Полимери: Хемија и физика савремених материјала, Треће издање. Опоравак од боокс.гоогле.цо.ве
5. Британница, Е. (друго). Полимер. Преузето са британница.цом
6. Мораветз, Х. (2002). Полимери: порекло и раст науке. Опоравак од боокс.гоогле.цо.ве