polimeri sunt compușii moleculari care se caracterizează prin faptul că au o masă molară mare (variind de la mii la milioane) și care sunt compuși dintr-un număr mare de unități, numite monomeri, care se repetă.
Deoarece au caracteristica de a fi molecule mari, aceste specii se numesc macromolecule, ceea ce le conferă calități unice, care sunt foarte diferite de cele observate în cele mai mici, atribuibile doar acestui tip de substanțe, precum înclinația pe care o au pentru modelarea structurilor de sticlă.
În același mod, întrucât aparțin unui grup foarte numeros de molecule, a apărut nevoia de a le acorda o clasificare, motiv pentru care sunt împărțite în două tipuri: polimeri de origine naturală, cum ar fi proteinele și acizii nucleici; și cele de fabricare sintetică, cum ar fi nailon sau lucit (mai bine cunoscut sub numele de Plexiglas).
Savanții au început investigațiile științei din spatele polimerilor în anii 1920, când au observat cu curiozitate și nedumerire cum se comportă substanțe precum lemnul sau cauciucul. Așadar, oamenii de știință ai vremii s-au dedicat analizei acestor compuși atât de prezenți în viața de zi cu zi.
La atingerea unui anumit nivel de înțelegere cu privire la natura acestor specii, a fost posibil să se înțeleagă structura acestora și să se progreseze în crearea macromoleculelor care ar putea facilita dezvoltarea și îmbunătățirea materialelor existente, precum și producerea de noi materiale..
De asemenea, se știe că numeroși polimeri semnificativi conțin atomi de azot sau oxigen în structura lor, atașați la atomi de carbon, care fac parte din lanțul principal al moleculei..
În funcție de principalele grupuri funcționale care fac parte din monomeri, li se va da numele; de exemplu, dacă monomerul este format dintr-un ester, se creează un poliester.
Indice articol
Istoria polimerilor ar trebui abordată începând cu referințe la primii polimeri cunoscuți..
În acest fel, anumite materiale de origine naturală care au fost utilizate pe scară largă din cele mai vechi timpuri (cum ar fi celuloza sau pielea) sunt alcătuite în principal din polimeri..
Contrar a ceea ce s-ar putea crede, compoziția polimerilor a fost necunoscută până acum câteva secole, când a început să stabilească modul în care s-au format aceste substanțe și au încercat chiar să stabilească o metodă pentru realizarea fabricării artificiale..
Prima dată când s-a folosit termenul „polimeri” a fost în 1833, datorită chimistului suedez Jöns Jacob Berzelius, care l-a folosit pentru a se referi la substanțe de natură organică care au aceeași formulă empirică, dar au mase molare diferite..
Acest om de știință a fost, de asemenea, însărcinat cu inventarea altor termeni, cum ar fi "izomer" sau "cataliză"; deși trebuie remarcat faptul că la acel moment conceptul acestor expresii era complet diferit de ceea ce înseamnă astăzi.
După unele experimente pentru a obține polimeri sintetici din transformarea speciilor polimerice naturale, studiul acestor compuși a căpătat o relevanță mai mare.
Scopul acestor investigații a fost de a realiza optimizarea proprietăților deja cunoscute ale acestor polimeri și obținerea de substanțe noi care ar putea îndeplini scopuri specifice în diferite domenii ale științei..
Observând că cauciucul era solubil într-un solvent de natură organică și apoi soluția rezultată prezenta câteva caracteristici neobișnuite, oamenii de știință erau preocupați și nu știau cum să le explice.
Prin aceste observații, au dedus că substanțe ca aceasta prezintă un comportament foarte diferit de moleculele mai mici, așa cum au putut vedea în timp ce studiau cauciucul și proprietățile acestuia..
Au remarcat faptul că soluția studiată avea o vâscozitate ridicată, o scădere semnificativă a punctului de îngheț și o presiune osmotică mică; Din aceasta s-a putut deduce că au existat mai multe solute cu o masă molară foarte mare, dar cărturarii au refuzat să creadă în această posibilitate..
Aceste fenomene, care s-au manifestat și în unele substanțe precum gelatina sau bumbacul, i-au făcut pe oamenii de știință ai vremii să creadă că aceste tipuri de substanțe erau alcătuite din agregate de unități moleculare mici, precum C5H8 sau C10H16, legat de forțe intermoleculare.
Deși această gândire greșită a rămas de câțiva ani, definiția care persistă până în prezent a fost cea dată de chimistul german și câștigătorul Premiului Nobel pentru chimie, Hermann Staudinger..
Definiția actuală a acestor structuri ca substanțe macromoleculare legate prin legături covalente a fost inventată în 1920 de Staudinger, care a insistat asupra conceperii și efectuării experimentelor până când a găsit dovezi ale acestei teorii în următorii zece ani..
A început așa-numita „chimie a polimerilor” și de atunci a captat doar interesul cercetătorilor din întreaga lume, numărând printre paginile istoriei sale oameni de știință foarte importanți, printre care se numără Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear , printre altele, pe lângă cele numite anterior.
În prezent, macromoleculele polimerice sunt studiate în diferite domenii științifice, cum ar fi știința polimerilor sau biofizica, unde sunt investigate substanțele rezultate din legarea monomerilor prin legături covalente cu diferite metode și scopuri..
Cu siguranță, de la polimeri naturali, cum ar fi poliizoprenul, la cei de origine sintetică, cum ar fi polistirenul, aceștia sunt utilizați foarte frecvent, fără a diminua importanța altor specii, cum ar fi silicoanele, formate din monomeri pe bază de siliciu..
De asemenea, o mare parte din acești compuși de origine naturală și sintetică sunt alcătuite din două sau mai multe clase diferite de monomeri, aceste specii polimerice au primit numele de copolimeri.
Pentru a aprofunda subiectul polimerilor, trebuie să începem prin a vorbi despre originea cuvântului polimer, care provine din termenii greci poli, ceea ce înseamnă „mult”; Da doar, care se referă la „părțile” a ceva.
Acest termen este folosit pentru a desemna compuși moleculari care au o structură formată din mai multe unități repetate, ceea ce determină proprietatea unei mase moleculare relative ridicate și alte caracteristici intrinseci ale acestora..
Astfel, unitățile care alcătuiesc polimerii se bazează pe specii moleculare care au o masă moleculară relativă de mică magnitudine..
În acest sens, termenul de polimerizare se aplică numai polimerilor sintetici, mai precis proceselor utilizate pentru obținerea acestui tip de macromolecule..
Prin urmare, polimerizarea poate fi definită ca reacția chimică care este utilizată în combinația de monomeri (unul câte unul) pentru a produce, din aceștia, polimerii corespunzători.
În acest fel, sinteza polimerilor se realizează prin două tipuri principale de reacții: reacții de adiție și reacții de condensare, care vor fi descrise în detaliu mai jos..
Acest tip de polimerizare are participarea unor molecule nesaturate care au legături duble sau triple în structura lor, în special cele de carbon-carbon..
În aceste reacții, monomerii suferă combinații între ele fără eliminarea oricăruia dintre atomii lor, unde speciile polimerice sintetizate prin ruperea sau deschiderea inelului pot fi obținute fără a genera eliminarea moleculelor mici..
Din punct de vedere cinetic, această polimerizare poate fi privită ca o reacție în trei etape: inițierea, propagarea și terminarea..
În primul rând, are loc inițierea reacției, în care încălzirea este aplicată unei molecule considerate inițiator (notată ca RDouă) pentru a genera două specii de rădăcină după cum urmează:
RDouă → 2R ∙
Dacă producția de polietilenă este dată ca exemplu, atunci pasul următor este propagarea, unde radicalul reactiv format abordează o moleculă de etilenă și o nouă specie radicală se formează după cum urmează:
R ∙ + CHDouă= CHDouă → R-CHDouă-CHDouă∙
Acest nou radical este ulterior combinat cu o altă moleculă de etilenă și acest proces continuă succesiv până la combinarea a doi radicali cu lanț lung pentru a provoca în cele din urmă polietilena, în reacția cunoscută sub numele de terminație..
În cazul polimerizării prin reacții de condensare, combinația a doi monomeri diferiți are loc în general, pe lângă eliminarea consecventă a unei molecule mici, care este în general apă..
În mod similar, polimerii produși de aceste reacții au adesea heteroatomi, cum ar fi oxigenul sau azotul, ca parte a coloanei vertebrale. De asemenea, se întâmplă ca unitatea care se repetă care reprezintă baza lanțului său să nu aibă toți atomii din monomerul la care ar putea fi degradat..
Pe de altă parte, există metode care au fost dezvoltate mai recent, printre care se remarcă polimerizarea cu plasmă, ale cărei caracteristici nu concordă perfect cu oricare dintre tipurile de polimerizare explicate mai sus..
În acest fel, reacțiile de polimerizare de origine sintetică, atât cele de adăugare, cât și cele de condensare, pot apărea în absența sau cu prezența unei specii de catalizator..
Polimerizarea prin condensare este utilizată pe scară largă la fabricarea multor compuși care se găsesc în mod obișnuit în viața de zi cu zi, cum ar fi dacron (mai bine cunoscut sub numele de poliester) sau nailon..
Pe lângă aceste metode de sinteză a polimerilor artificiali, există și sinteza biologică, care este definită ca zona de studiu care este responsabilă pentru cercetarea biopolimerilor, care sunt împărțiți în trei categorii principale: polinucleotide, polipeptide și polizaharide..
În organismele vii, sinteza poate fi realizată în mod natural, prin procese care implică prezența catalizatorilor, cum ar fi enzima polimerază, în producția de polimeri precum acidul dezoxiribonucleic (ADN)..
În alte cazuri, majoritatea enzimelor utilizate în polimerizarea biochimică sunt proteine, care sunt polimeri pe bază de aminoacizi și sunt esențiali în marea majoritate a proceselor biologice..
În plus față de substanțele biopolimerice obținute prin aceste metode, există altele cu o mare relevanță comercială, cum ar fi cauciucul vulcanizat care este produs prin încălzirea cauciucului de origine naturală în prezența sulfului..
Astfel, printre tehnicile utilizate pentru sinteza polimerilor prin modificarea chimică a polimerilor de origine naturală se numără finisarea, reticularea și oxidarea..
Tipurile de polimeri pot fi clasificate în funcție de caracteristici diferite; de exemplu, acestea sunt clasificate în termoplastice, termorezistente sau elastomeri în funcție de răspunsul lor fizic la încălzire.
În plus, în funcție de tipul de monomeri din care sunt formați, aceștia pot fi homopolimeri sau copolimeri.
În mod similar, în funcție de tipul de polimerizare prin care sunt produși, aceștia pot fi polimeri de adăugare sau de condensare..
La fel, polimerii naturali sau sintetici pot fi obținuți în funcție de originea lor; sau organice sau anorganice în funcție de compoziția sa chimică.
- Caracteristica sa cea mai notabilă este identitatea repetitivă a monomerilor săi ca bază a structurii sale..
- Proprietățile sale electrice variază în funcție de scopul său.
- Prezintă proprietăți mecanice precum elasticitatea sau rezistența la tracțiune, care definesc comportamentul lor macroscopic..
- Unii polimeri prezintă importante proprietăți optice.
- Microstructura pe care o au afectează în mod direct celelalte proprietăți ale acestora.
- Caracteristicile chimice ale polimerilor sunt determinate de interacțiuni atractive între lanțurile care le formează..
- Proprietățile sale de transport sunt relative la viteza mișcării intermoleculare.
- Comportamentul stărilor sale de agregare este legat de morfologia sa.
Printre numărul mare de polimeri care există sunt următoarele:
Utilizat în recipiente de diferite tipuri, precum și în recipiente care sunt utilizate ca izolatori termici (pentru răcirea apei sau stocarea gheții) și chiar în jucării.
Mai bine cunoscut sub numele de teflon, este utilizat ca izolator electric, de asemenea, la fabricarea rolelor și la acoperirea ustensilelor de bucătărie..
Utilizat în producția de canale de perete, plăci, jucării și țevi, acest polimer este cunoscut comercial sub denumirea de PVC.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.