História polymérov, polymerizácia, typy, vlastnosti a príklady

polyméry sú molekulárne zlúčeniny, ktoré sa vyznačujú vysokou molekulovou hmotnosťou (v rozsahu od tisícok do miliónov) a ktoré sú tvorené veľkým počtom jednotiek, nazývaných monoméry, ktoré sa opakujú..

Tým, že má charakteristiku, že molekuly veľkých rozmerov, tieto druhy sa nazývajú makromolekúl, čo dáva im jedinečné vlastnosti a veľmi odlišné od tých, ktoré pozorovali menej, jednotný pripadajúci na tieto látky, ako je tendencia, aby sa tvarovanie sklenených štruktúr.

Podobne, ako patriaci do veľkej skupiny molekúl, to prišlo nutnosť stanoviť klasifikáciu, čím sa delia na dva typy: prírodné polyméry, ako napríklad proteínov a nukleových kyselín; a synteticky vyrobené, ako je nylon alebo lucitu (lepšie známy ako plexisklo).

Učenci začali skúmanie vedy, ktorá existuje za polymérmi v dvadsiatych rokoch dvadsiateho storočia, keď so zvedavosťou pozorovali, ako sa niektoré látky správajú ako drevo alebo guma. Potom sa vedci času venovali analýze týchto zlúčenín, ktoré sú prítomné v každodennom živote.

Dosiahnutím určitej úrovne porozumenia o povahe týchto druhov by sme mohli pochopiť ich štruktúru a napredovať vo vytváraní makromolekúl, ktoré by mohli uľahčiť rozvoj a zlepšovanie existujúcich materiálov, ako aj výrobu nových materiálov..

Je tiež známe, že mnohé významné polyméry obsahujú vo svojej štruktúre atómy dusíka alebo kyslíka, viazané na atómy uhlíka, ktoré tvoria súčasť hlavného reťazca molekuly..

V závislosti od hlavných funkčných skupín, ktoré sú súčasťou monomérov, budú pomenované; napríklad ak je monomér tvorený esterom, vzniká polyester.

index

• 1 História polymérov
  • 1.1 19. storočie
  • 1.2 20. storočie
  • 1.3 storočia XXI
• 2 Polymerizácia
  • 2.1 Polymerizácia adičnými reakciami
  • 2.2 Polymerizácia kondenzačnými reakciami
  • 2.3 Iné formy polymerizácie
• 3 Typy polymérov
• 4 Vlastnosti
• 5 Príklady polymérov
  • 5.1 Polystyrén
  • 5.2 Polytetrafluóretylén
  • 5.3 Polyvinylchlorid
• 6 Referencie

História polymérov

História polymérov by sa mala zaoberať odkazmi na prvé polyméry, o ktorých je známe.

Takýmto spôsobom sa určité materiály prírodného pôvodu, ktoré sa široko používajú od staroveku (napríklad celulóza alebo koža), skladajú hlavne z polymérov..

19. storočie

Na rozdiel od toho, čo by ste si mohli myslieť, zloženie polymérov bolo záhadou, aby odhalili až niekoľko storočí, keď to začalo určiť, ako boli tieto látky vytvorené, a dokonca snažil sa založiť nejaký spôsob, ako dosiahnuť ich výrobe umelo.

Prvýkrát sa termín "polymér" bola použitá v roku 1833, a to vďaka švédsky chemik Jöns Jacob Berzelius, ktorý používa pre označenie látok organického charakteru majúci rovnaký empirický vzorec, ale ktoré majú odlišné molekulovej hmotnosti.

Tento vedec mal na starosti aj ďalšie výrazy, ako napríklad "izomér" alebo "katalýza"; hoci treba poznamenať, že v tom čase bol pojem týchto výrazov úplne odlišný od toho, čo v súčasnosti znamená.

Po niektorých experimentoch na získanie syntetických polymérov z transformácie prirodzených polymérnych druhov sa štúdia týchto zlúčenín stala relevantnejšou.

Účelom týchto výskumov bolo dosiahnuť optimalizáciu už známych vlastností týchto polymérov a získanie nových látok, ktoré by mohli plniť špecifické účely v rôznych oblastiach vedy..

20. storočie

Keď vedci zistili, že guma je rozpustná v rozpúšťadle organickej povahy a výsledný roztok vykazoval niektoré nezvyčajné vlastnosti, vedci boli rušení a nevedeli ich vysvetliť..

Prostredníctvom týchto pozorovaní vyvodiť, že látky, ako je táto, vykazujú veľmi odlišné správanie sa od menších molekúl, ako si mohli všimnúť pri štúdiu gumy a jej vlastností.

Poznamenali, že skúmaný roztok mal vysokú viskozitu, významný pokles bodu tuhnutia a osmotický tlak malej veľkosti; tým by sa dalo vyvodiť, že existuje niekoľko solutov s veľmi vysokou molárnou hmotnosťou, ale učenci odmietli veriť v túto možnosť.

Tieto javy, ktoré sa prejavili aj v niektorých látkach, ako je napríklad želatína alebo bavlna, viedli vedcov k tomu, aby si mysleli, že tento typ látok sa skladá z agregátov malých molekulových jednotiek, ako je napríklad C₅H₈ alebo C₁₀H₁₆, intermolekulárnymi silami.

Hoci táto mylná myšlienka zostala niekoľko rokov, definícia, ktorá pretrváva dodnes, bola definovaná tým, čo jej udelil nemecký chemik a víťaz Nobelovej ceny za chémiu Hermann Staudinger..

21. storočie

Súčasná definícia týchto štruktúr ako makromolekulové látky spojené kovalentnými väzbami bola vytvorená v roku 1920 Staudingerom, ktorý trval na navrhovaní a uskutočňovaní experimentov až do nájdenia dôkazov tejto teórie počas nasledujúcich desiatich rokov..

vývoj takzvaného "polymérnej chémie" začala a od tej doby len priťahuje záujem vedcov po celom svete, počítanie stránok histórie vedcov veľmi dôležitý, medzi ktorými Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear, okrem iného, ​​okrem vyššie spomenutej.

V súčasnej dobe, polymérne makromolekuly sú študované v rôznych vedeckých, ako je napríklad polymérny vede alebo biofyziky, kde látky, ktoré z prepojenia monoméry kovalentními väzbami s rôznymi metódami a účely skúmanej oblasti.

Je zrejmé, že z prírodných polymérov, ako je polyizoprén, k syntetickým pôvodom, ako je polystyrén, sa používajú veľmi často, bez toho, aby to malo vplyv na iné druhy, ako sú silikóny, tvorené monomérmi na báze kremíka..

Mnohé z týchto zlúčenín prírodného a syntetického pôvodu sú tiež tvorené dvoma alebo viacerými rôznymi triedami monomérov, pričom tieto polymérne látky dostali názov kopolymérov..

polymerizácie

Aby sme sa ponorili do problematiky polymérov, musíme začať rozprávaním o pôvode slova polymér, ktorý pochádza z gréckych pojmov. POLYS, čo znamená "veľa"; a groupers, čo sa týka „častí“ niečoho.

Tento termín sa používa na označenie molekulárnych zlúčenín, ktoré majú štruktúru pozostávajúcu z mnohých opakujúcich sa jednotiek, čo spôsobuje vlastnosť vysokej relatívnej molekulovej hmotnosti a ďalších vnútorných charakteristík týchto látok..

Takže jednotky, ktoré tvoria polyméry, sú založené na molekulárnych druhoch, ktoré majú relatívnu molekulovú hmotnosť malej veľkosti.

V tomto poradí myšlienok sa termín polymerizácia vzťahuje len na syntetické polyméry, presnejšie na procesy používané na získanie tohto typu makromolekúl..

Preto môže byť polymerizácia definovaná ako chemická reakcia použitá v kombinácii monomérov (jeden po druhom) na výrobu zodpovedajúcich polymérov z nich..

Týmto spôsobom sa syntéza polymérov uskutočňuje prostredníctvom dvoch typov hlavných reakcií: adičných reakcií a kondenzačných reakcií, ktoré budú podrobne opísané nižšie..

Polymerizácia adičnými reakciami

Tento typ polymerizácie má účasť nenasýtených molekúl, ktoré majú dvojitú alebo trojitú väzbu vo svojej štruktúre, najmä uhlík-uhlík.

V týchto reakciách sa monoméry navzájom kombinujú bez eliminácie akéhokoľvek z ich atómov, pričom polymérne druhy syntetizované rozrušením alebo otvorením kruhu sa môžu získať bez vytvorenia eliminácie malých molekúl..

Z kinetického hľadiska je možné túto polymerizáciu považovať za trojstupňovú reakciu: začatie, šírenie a ukončenie.

Najprv nastáva začiatok reakcie, pri ktorom sa zahrieva na molekulu, ktorá sa považuje za iniciátor (označená ako R.)₂) vytvoriť dva radikálne druhy nasledujúcim spôsobom: \ t

R₂ → 2R ∙

Ak sa ako príklad použije výroba polyetylénu, potom ďalším krokom je propagácia, pri ktorej sa reaktívny radikál vytvára k molekule etylénu a vzniká nový radikálový druh:

R '+ CH₂= CH₂ → R-CH₂-CH₂∙

Tento nový radikál sa následne kombinuje s ďalšou molekulou etylénu a tento proces pokračuje postupne až do kombinácie dvoch radikálov s dlhým reťazcom na konečný vznik polyetylénu, v reakcii známej ako ukončenie..

Polymerizácia kondenzačnými reakciami

V prípade polymerizácie kondenzačnými reakciami sa zvyčajne vyskytuje kombinácia dvoch rôznych monomérov, okrem následnej eliminácie malej molekuly, ktorou je zvyčajne voda..

Podobne polyméry vyrobené týmito reakciami majú často heteroatómy, ako je kyslík alebo dusík, ktoré tvoria súčasť ich hlavnej štruktúry. Stáva sa tiež, že opakujúca sa jednotka, ktorá predstavuje bázu svojho reťazca, nemá celkový počet atómov, ktoré sú v monoméri, ku ktorému by mohla byť degradovaná..

Na druhej strane existujú spôsoby, ktoré boli vyvinuté v nedávnej dobe, z ktorých vyniká plazmová polymerizácia, ktorej vlastnosti sa úplne nezhodujú so žiadnym z vyššie opísaných typov polymerizácie..

Týmto spôsobom sa môžu vyskytnúť polymerizačné reakcie syntetického pôvodu, ako adície, tak kondenzácie, v neprítomnosti alebo v prítomnosti katalyzátorového druhu..

Kondenzačná polymerizácia sa široko používa pri výrobe mnohých zlúčenín bežne prítomných v každodennom živote, ako je napríklad dakrón (lepšie známy ako polyester) alebo nylon.

Iné formy polymerizácie

Okrem týchto metód syntézy umelých polymérov existuje aj biologická syntéza, ktorá je definovaná ako oblasť štúdia, ktorá je zodpovedná za výskum biopolymérov, ktoré sú rozdelené do troch hlavných kategórií: polynukleotidy, polypeptidy a polysacharidy.

V živých organizmoch môže byť syntéza uskutočňovaná prirodzene prostredníctvom procesov, ktoré zahŕňajú prítomnosť katalyzátorov, ako je polymerázový enzým, pri výrobe polymérov, ako je napríklad deoxyribonukleová kyselina (DNA)..

V iných prípadoch väčšina enzýmov používaných v biochemickej polymerizácii sú proteíny, ktoré sú polyméry tvorené s aminokyselinami a sú nevyhnutné v prevažnej väčšine biologických procesov..

Okrem biopolymérnych látok získaných týmito spôsobmi existujú aj iné, ktoré majú veľký komerčný význam, ako napríklad vulkanizovaný kaučuk, ktorý sa vyrába zahrievaním kaučuku prírodného pôvodu v prítomnosti síry..

Medzi techniky používané na syntézu polymérov chemickou modifikáciou polymérov prírodného pôvodu sú teda konečná úprava, zosieťovanie a oxidácia.

Typy polymérov

Typy polymérov možno klasifikovať podľa rôznych charakteristík; Napríklad sa zatrieďujú na termoplasty, termosety alebo elastoméry podľa ich fyzickej odozvy na zahrievanie.

Okrem toho v závislosti od typu monomérov, z ktorých sú vytvorené, môžu ísť o homopolyméry alebo kopolyméry.

Rovnakým spôsobom, podľa druhu polymerizácie, ktorou sa vyrábajú, môžu byť adičné alebo kondenzačné polyméry.

V závislosti od ich pôvodu môžu byť tiež získané prírodné alebo syntetické polyméry; u organických alebo anorganických v závislosti od jej chemického zloženia.

vlastnosti

- Jeho najvýznamnejšou črtou je opakovaná identita jeho monomérov ako základ jej štruktúry.

- Jeho elektrické vlastnosti sa líšia podľa účelu.

- Majú mechanické vlastnosti, ako je elasticita alebo pevnosť v ťahu, ktoré definujú ich makroskopické správanie.

- Niektoré polyméry vykazujú dôležité optické vlastnosti.

- Mikroštruktúra, ktorú majú, priamo ovplyvňuje ich ďalšie vlastnosti.

- Chemické vlastnosti polymérov sú určené atraktívnymi typovými interakciami medzi reťazcami, ktoré ich tvoria.

- Jeho dopravné vlastnosti súvisia s rýchlosťou intermolekulárneho pohybu.

- Správanie jeho agregačných stavov súvisí s jeho morfológiou.

Príklady polymérov

Medzi veľké množstvo polymérov, ktoré existujú, patria:

polystyrén

Používa sa v nádobách rôznych typov, ako aj v nádobách, ktoré sa používajú ako tepelné izolátory (na chladenie vody alebo na skladovanie ľadu) a dokonca aj v hračkách..

polytetrafluorethylen

Lepšie známy ako teflón, sa používa ako elektrický izolátor, tiež pri výrobe kotúčov a na poťahovanie kuchynských potrieb..

Polyvinylchlorid

Tento polymér sa používa pri výrobe kanálov pre steny, dlaždice, hračky a rúry a je komerčne známy ako PVC.

referencie

1. Wikipedia. (N. D.). Polymer. Zdroj: en.wikipedia.or
2. Chang, R. (2007). Chémia, deviate vydanie. Mexiko: McGraw-Hill.
3. LibreTexts. (N. D.). Úvod do polymerov. Zdroj: chem.libretexts.org
4. Cowie, J.M. G. a Arrighi, V. (2007). Polyméry: chémia a fyzika moderných materiálov, tretie vydanie. Zdroj: books.google.co.ve
5. Britannica, E. (s.f.). Polymer. Získané z britannica.com
6. Morawetz, H. (2002). Polyméry: Pôvod a rast vedy. Zdroj: books.google.co.ve