Polymerer Historie, Polymerisering, Typer, Egenskaber og Eksempler

den polymerer er molekylære forbindelser kendetegnet ved at have høj molekylvægt (fra tusinder til millioner) og består af et stort antal enheder, der kaldes monomerer, gentaget.

Fordi de har karakteristika for at være store molekyler, kaldes disse arter makromolekyler, hvilket giver dem unikke kvaliteter og meget forskellige fra dem, der observeres i de mindre, kun skyldes denne type stoffer, såsom den tilbøjelighed de har til form glas strukturer.

På samme måde er der behov for at give dem en klassificering, da de tilhører en meget stor gruppe af molekyler, hvorfor de er opdelt i to typer: polymerer af naturlig oprindelse, såsom proteiner og nukleinsyrer; og dem af syntetisk fremstilling, såsom nylon eller lucit (bedre kendt som plexiglas).

Lærde begyndte undersøgelser af videnskaben bag polymerer i 1920'erne, da de observerede med nysgerrighed og undren, hvordan nogle stoffer såsom træ eller gummi opfører sig. Derefter viet tidens videnskabsmænd sig til at analysere disse forbindelser, der er til stede i hverdagen.

Ved at nå en vis grad af forståelse for arten af ​​disse arter, kunne vi forstå deres struktur og fremskridt i skabelsen af ​​makromolekyler, der kunne lette udviklingen og forbedringen af ​​eksisterende materialer samt produktionen af ​​nye materialer.

Det er også kendt, at talrige signifikante polymerer i deres struktur indeholder nitrogen eller oxygenatomer, der er bundet til carbonatomerne, som udgør en del af molekylets hovedkæde.

Afhængigt af de vigtigste funktionelle grupper, der er en del af monomererne, vil de blive navngivet; for eksempel, hvis monomeren dannes af en ester, er en polyester udgangspunktet.

indeks

• 1 Polymerhistorie
  • 1.1 19. århundrede
  • 1.2 20. århundrede
  • 1.3 århundrede XXI
• 2 Polymerisering
  • 2.1 Polymerisering ved addition reaktioner
  • 2.2 Polymerisering ved kondensationsreaktioner
  • 2.3 Andre former for polymerisering
• 3 Typer af polymerer
• 4 Egenskaber
• 5 Eksempler på polymerer
  • 5.1 polystyren
  • 5.2 Polytetrafluorethylen
  • 5.3 Polyvinylchlorid
• 6 referencer

Historie af polymerer

Polymerernes historie bør behandles med start med referencerne til de første polymerer, som man er opmærksom på.

På denne måde består visse materialer af naturlig oprindelse, der har været meget udbredt siden oldtiden (såsom cellulose eller læder) hovedsageligt fremstillet af polymerer.

19. århundrede

I modsætning til hvad man kunne tro, var polymerernes sammensætning ukendt at afsløre indtil for et par århundreder siden, da de begyndte at bestemme, hvordan disse stoffer blev dannet, og forsøgte endda at etablere en metode til fremstilling kunstigt.

Første gang udtrykket "polymerer" blev brugt, var i år 1833 takket være den svenske kemiker Jöns Jacob Berzelius, der brugte den til at referere til stoffer af organisk natur, der har samme empiriske formel, men har forskellige molarmasser.

Denne videnskabsmand var også ansvarlig for at samle andre termer, såsom "isomer" eller "katalyse"; selvom det skal bemærkes, at begrebet af disse udtryk på det tidspunkt var helt anderledes end det, de for øjeblikket betyder.

Efter nogle eksperimenter for at opnå syntetiske polymerer fra transformationen af ​​naturlige polymere arter blev undersøgelsen af ​​disse forbindelser blevet mere relevant.

Formålet med disse undersøgelser var at opnå optimering af de allerede kendte egenskaber af disse polymerer og opnåelse af nye stoffer, der kunne opfylde specifikke formål i forskellige områder af videnskaben.

20. århundrede

Når man observerede, at gummiet var opløseligt i et opløsningsmiddel af organisk natur, og så viste den resulterende opløsning nogle usædvanlige egenskaber, forskerne blev forstyrret og vidste ikke, hvordan de skulle forklare dem.

Gennem disse observationer udledes, at stoffer som dette udviser en adfærd, der er meget forskellig fra de mindre molekyler, som de kunne bemærke, mens de studerede gummiet og dets egenskaber.

De bemærkede, at den undersøgte opløsning havde høj viskositet, et signifikant fald i frysepunktet og et osmotisk tryk af lille størrelse; ved dette kunne det udledes, at der var flere opløste stoffer med meget høj mol masse, men de lærde nægtede at tro på denne mulighed.

Disse fænomener, som også var manifesteret i visse stoffer som gelatine eller bomuld, førte tidens videnskabsmænd til at tro, at denne type stoffer var sammensat af aggregater af små molekylære enheder, såsom C₅H₈ eller C₁₀H₁₆, forbundet med intermolekylære kræfter.

Selvom denne fejlagtige tankegang forblev i nogle år, var den definition, der fortsætter indtil nu, den, der blev tildelt den tyske kemiker og vinder af Nobelprisen i kemi, Hermann Staudinger..

21. århundrede

Den nuværende definition af disse strukturer som makromolekylære stoffer forbundet med kovalente bindinger blev udformet af Staudinger i 1920, som insisterede på at udarbejde og gennemføre forsøg, indtil der blev fundet bevis for denne teori i løbet af de følgende ti år.

Udviklingen af ​​den såkaldte "polymerkemi" begyndte, og siden da har den kun fanget forskernes interesse rundt om i verden og tæller blandt siderne i sin historie meget vigtige videnskabsmænd, hvoraf det fremhæves Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear, blandt andre, ud over de tidligere navngivne.

I øjeblikket studeres polymere makromolekyler inden for forskellige videnskabelige områder, såsom polymervidenskab eller biofysik, hvor de resulterende stoffer af bindende monomerer gennem kovalente bindinger med forskellige metoder og formål undersøges..

Af naturligvis anvendes naturlige polymerer, såsom polyisopren til syntetisk oprindelse, såsom polystyren, meget ofte uden at forringe andre arter som silikoner, der består af monomerer baseret på silicium..

Mange af disse forbindelser af naturlig og syntetisk oprindelse består også af to eller flere forskellige klasser af monomerer, idet disse polymere arter har fået navnet copolymerer.

polymerisation

For at dykke ind i spørgsmålet om polymerer skal vi begynde at tale om ordet af polymeren, der kommer fra de græske udtryk polys, hvilket betyder "meget"; og groupers, som henviser til "dele" af noget.

Dette udtryk anvendes til at betegne molekylære forbindelser, som har en struktur bestående af mange gentagende enheder, hvilket forårsager egenskaben af ​​en høj relativ molekylmasse og andre indre egenskaber af disse.

Så de enheder, der udgør polymererne, er baseret på molekylære arter, som har en relativ molekylmasse af lille størrelse.

I denne rækkefølge gælder begrebet polymerisering kun for syntetiske polymerer, mere specifikt til de processer, der anvendes til at opnå denne type makromolekyler.

Derfor kan polymerisering defineres som den kemiske reaktion, der anvendes i kombinationen af ​​monomerer (en ad gangen) for at fremstille de tilsvarende polymerer fra dem.

På denne måde udføres syntese af polymerer gennem to typer af hovedreaktioner: additionsreaktioner og kondensationsreaktioner, som vil blive beskrevet detaljeret nedenfor.

Polymerisering ved additionsreaktioner

Denne type polymerisationer har deltagelse af umættede molekyler, der har dobbelt- eller tredobbeltbindinger i deres struktur, især disse carbon-carbon.

I disse reaktioner undergår monomerer kombinationer med hinanden uden eliminering af et hvilket som helst af deres atomer, hvor de polymere arter syntetiseret ved at bryde eller åbne ringen kan opnås uden at frembringe eliminationen af ​​små molekyler.

Fra det kinetiske synspunkt kan denne polymerisering ses som en tre-trins reaktion: initiering, udbredelse og terminering.

For det første sker reaktionsstart, hvor opvarmning påføres et molekyle betragtes som en initiator (betegnet som R₂) for at generere to radikale arter på følgende måde:

R₂ → 2R ∙

Når de anbringes som et eksempel fremstilling af polyethylen, så næste skridt er spredningen, hvor de reaktive radikale dannede adresser en ethylen molekyle og et nyt radikal arter dannes på følgende måde:

R ∙ + CH₂= CH₂ → R-CH₂-CH₂∙

Denne nye gruppe efterfølgende kombineres med en anden ethylen molekyle, og denne proces fortsætter successivt til kombinationen af ​​to langkædede radikaler til endelig forårsage polyethylen reaktion kendt som afslutning.

Polymerisering ved kondensationsreaktioner

I tilfælde af polymerisation ved kondensationsreaktioner generelt det sker kombinationen af ​​to forskellige monomerer, ud over den deraf følgende eliminering af et lille molekyle, som normalt er vand.

På lignende måde har polymerer, der er fremstillet ved disse reaktioner, ofte heteroatomer, såsom oxygen eller nitrogen, der udgør en del af deres hovedstruktur. Det sker også, at den gentagne enhed, som repræsenterer bunden af ​​sin kæde, ikke besidder totalen af ​​de atomer, der er i den monomer, som den kunne nedbrydes til.

Desuden er der er metoder, der er blevet mere nyligt udviklede, herunder plasma polymerisation er fremhævet, hvis funktion ikke passer perfekt med nogen af ​​de ovenfor omtalte typer af polymerisering.

På denne måde kan polymerisationsreaktioner af syntetisk oprindelse, både tilsætning og kondensation, forekomme i fravær eller i nærværelse af en katalysatorart.

Kondensationspolymerisering anvendes i vid udstrækning til fremstilling af mange forbindelser, der almindeligvis er til stede i det daglige liv, såsom dacron (bedre kendt som polyester) eller nylon.

Andre former for polymerisering

Ud over disse fremgangsmåder til syntese af kunstige polymerer der også den biologisk syntese, der defineres som undersøgelsesområdet, der håndterer undersøgelsen af ​​biopolymerer, som er opdelt i tre hovedkategorier: polynukleotider, polypeptider og polysaccharider.

I levende organismer kan udføre syntesen af ​​naturligt gennem processer, der involverer tilstedeværelse af katalysatorer, såsom polymeraseenzymet i produktionen af ​​polymerer, såsom deoxyribonukleinsyre (DNA).

I andre tilfælde de fleste af de enzymer, der anvendes ved polymerisationen af ​​biokemisk type er proteiner, som er polymerer dannet basis af aminosyrer og er afgørende i langt de fleste biologiske processer.

Foruden de biopolymerstoffer, der opnås ved disse metoder, er der andre af stor kommerciel relevans, såsom vulkaniseret gummi, der fremstilles ved opvarmning af gummi af naturlig oprindelse i nærværelse af svovl.

Så blandt de teknikker, der anvendes til polymersyntese gennem kemisk modifikation af polymerer af naturlig oprindelse, er efterbehandling, tværbinding og oxidation.

Typer af polymerer

Typerne af polymerer kan klassificeres efter forskellige egenskaber; For eksempel klassificeres de i termoplast, termofliser eller elastomerer i henhold til deres fysiske reaktion på opvarmning.

Desuden kan de være homopolymerer eller copolymerer afhængigt af typen af ​​monomerer, hvorfra de dannes.

På samme måde kan de i henhold til den slags polymerisering, ved hvilken de fremstilles, være additions- eller kondensationspolymerer.

Også naturlige eller syntetiske polymerer kan opnås afhængigt af oprindelsen deraf; Du er organisk eller uorganisk afhængig af dets kemiske sammensætning.

egenskaber

- Dens mest bemærkelsesværdige træk er den gentagne identitet af sine monomerer som grundlag for dets struktur.

- Dens elektriske egenskaber varierer alt efter dets formål.

- De har mekaniske egenskaber som elasticitet eller trækstyrke, som definerer deres makroskopiske opførsel.

- Nogle polymerer udviser vigtige optiske egenskaber.

- Den mikrostruktur, de besidder, påvirker direkte deres andre egenskaber.

- De kemiske egenskaber ved polymerer bestemmes af de attraktive typer af interaktioner mellem de kæder, der danner dem.

- Dens transportegenskaber er relateret til hastigheden af ​​intermolekylær bevægelse.

- Opførelsen af ​​dens aggregerings tilstande er relateret til dens morfologi.

Eksempler på polymerer

Blandt det store antal polymerer, der findes, er følgende:

polystyren

Anvendes i beholdere af forskellige typer såvel som i beholdere, der bruges som termiske isolatorer (for at køle vand eller opbevare is) og endda i legetøj.

polytetrafluorethylen

Bedre kendt som Teflon, det bruges som en elektrisk isolator, også ved fremstilling af ruller og til belægning af køkkenredskaber.

Polyvinylchlorid

Anvendes til produktion af kanaler til vægge, fliser, legetøj og rør, er denne polymer kommercielt kendt som PVC.

referencer

1. Wikipedia. (N.D.). Polymer. Hentet fra en.wikipedia.or
2. Chang, R. (2007). Kemi, niende udgave. Mexico: McGraw-Hill.
3. LibreTexts. (N.D.). Introduktion til polymerer. Hentet fra chem.libretexts.org
4. Cowie, J. M. G., og Arrighi, V. (2007). Polymerer: Kemi og fysik af moderne materialer, tredje udgave. Hentet fra books.google.co.ve
5. Britannica, E. (s.f.). Polymer. Hentet fra britannica.com
6. Morawetz, H. (2002). Polymerer: Origins og vækst af en videnskab. Hentet fra books.google.co.ve