Polymerhistoria, polymerisation, typer, egenskaper

3513
Charles McCarthy
Polymerhistoria, polymerisation, typer, egenskaper

De polymerer är de molekylära föreningarna som kännetecknas av att de har en hög molär massa (från tusentals till miljoner) och som består av ett stort antal enheter, kallade monomerer, som upprepas.

Eftersom de har den egenskapen att de är stora molekyler, kallas dessa arter makromolekyler, vilket ger dem unika egenskaper som skiljer sig mycket från de som observeras i mindre, bara hänförliga till denna typ av ämnen, såsom benägenheten att forma glasstrukturer..

På samma sätt, eftersom de tillhör en mycket mängd molekyler, uppstod behovet av att ge dem en klassificering, varför de är indelade i två typer: polymerer av naturligt ursprung, såsom proteiner och nukleinsyror; och de av syntetisk tillverkning, såsom nylon eller lucit (bättre känd som plexiglas).

Forskare började undersöka vetenskapen bakom polymerer på 1920-talet, när de med nyfikenhet och förvirring observerade hur ämnen som trä eller gummi beter sig. Så, tidens forskare ägnade sig åt att analysera dessa föreningar som är så närvarande i vardagen.

Efter att ha nått en viss förståelse om arten av dessa arter var det möjligt att förstå deras struktur och gå vidare i skapandet av makromolekyler som skulle underlätta utvecklingen och förbättringen av befintliga material, liksom produktionen av nya material..

På samma sätt är det känt att många signifikanta polymerer innehåller kväve- eller syreatomer i sin struktur, bundna till kolatomer, och utgör en del av molekylens huvudkedja..

Beroende på de huvudsakliga funktionella grupperna som ingår i monomererna får de deras namn; till exempel, om monomeren bildas av en ester, skapas en polyester.

Artikelindex

  • 1 Polymerers historia
    • 1.1 1800-talet
    • 1.2 1900-talet
    • 1.3 2000-talet
  • 2 Polymerisering
    • 2.1 Polymerisation genom tillsatsreaktioner
    • 2.2 Polymerisering genom kondensationsreaktioner
    • 2.3 Andra former av polymerisation
  • 3 typer av polymerer
  • 4 fastigheter
  • 5 Exempel på polymerer
    • 5.1 Polystyren
    • 5.2 Polytetrafluoroeten
    • 5.3 Polyvinylklorid
  • 6 Referenser

Polymerers historia

Historien om polymerer bör närma sig med början med hänvisningar till de första kända polymererna..

På detta sätt består vissa material av naturligt ursprung som har använts allmänt sedan urminnes tider (såsom cellulosa eller läder) huvudsakligen av polymerer..

XIX-talet

I motsats till vad man kan tänka sig, var sammansättningen av polymerer okänd fram till för några århundraden sedan, när den började bestämma hur dessa ämnen bildades, och de försökte till och med skapa en metod för att uppnå konstgjord tillverkning.

Första gången termen "polymerer" användes 1833, tack vare den svenska kemisten Jöns Jacob Berzelius, som använde den för att hänvisa till ämnen av organisk natur som har samma empiriska formel men som har olika molära massor..

Denna forskare var också ansvarig för att skapa andra termer, såsom "isomer" eller "katalys"; även om det bör noteras att konceptet för dessa uttryck vid den tiden var helt annorlunda än vad de menar idag.

Efter några experiment för att erhålla syntetiska polymerer från transformation av naturliga polymera arter fick studien av dessa föreningar större relevans.

Syftet med dessa undersökningar var att uppnå optimering av de redan kända egenskaperna hos dessa polymerer och att erhålla nya ämnen som skulle kunna uppfylla specifika syften inom olika vetenskapsområden..

1900-talet

Med tanke på att gummit var lösligt i ett lösningsmedel av organisk natur och att den resulterande lösningen uppvisade några ovanliga egenskaper, var forskarna oroliga och visste inte hur de skulle förklara dem.

Genom dessa observationer drog de slutsatsen att ämnen som detta uppvisar ett helt annat beteende än mindre molekyler, som de kunde se när de studerade gummi och dess egenskaper..

De noterade att den undersökta lösningen hade hög viskositet, en signifikant minskning av fryspunkten och ett litet osmotiskt tryck; Av detta kunde man dra slutsatsen att det fanns flera lösta ämnen med mycket hög molär massa, men forskare vägrade att tro på denna möjlighet..

Dessa fenomen, som också manifesterades i vissa ämnen som gelatin eller bomull, fick tidens forskare att tro att dessa typer av ämnen bestod av aggregat av små molekylära enheter, såsom C5H8 eller C10H16, bunden av intermolekylära krafter.

Även om detta felaktiga tänkande förblev i några år, var den definition som kvarstår fram till i dag den som den fick av den tyska kemisten och vinnaren av Nobelpriset i kemi, Hermann Staudinger..

XXI-talet

Den nuvarande definitionen av dessa strukturer som makromolekylära ämnen kopplade till kovalenta bindningar myntades 1920 av Staudinger, som insisterade på att utveckla och genomföra experiment tills han hittade bevis för denna teori under de följande tio åren..

Utvecklingen av den så kallade "polymerkemi" började och sedan dess har den bara fångat intresset för forskare runt om i världen och räknat bland sidorna i dess historia mycket viktiga forskare, bland vilka är Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear , bland andra, utöver de tidigare nämnda.

För närvarande studeras polymera makromolekyler inom olika vetenskapliga områden, såsom polymervetenskap eller biofysik, där ämnen som härrör från koppling av monomerer genom kovalenta bindningar med olika metoder och syften undersöks..

Naturligtvis, från naturliga polymerer såsom polyisopren till sådana av syntetiskt ursprung, såsom polystyren, används de mycket ofta, utan att minska vikten av andra arter, såsom silikoner, som består av monomerer baserade på kisel..

På samma sätt består en stor del av dessa föreningar av naturligt och syntetiskt ursprung av två eller flera olika klasser av monomerer, dessa polymeriska arter har fått namnet sampolymerer..

Polymerisation

För att fördjupa oss i ämnet polymerer, måste vi börja med att prata om ursprunget till ordet polymer, som kommer från de grekiska termerna polys, vilket betyder "mycket"; Y ren, som hänvisar till "delar" av något.

Denna term används för att beteckna molekylära föreningar som har en struktur som består av många upprepande enheter, detta orsakar egenskapen hos en hög relativ molekylmassa och andra inneboende egenskaper hos dessa.

Så att enheterna som utgör polymererna är baserade på molekylära arter som har en relativ molekylvikt av liten storlek..

I detta avseende gäller termen polymerisation endast för syntetiska polymerer, mer specifikt för de processer som används för att erhålla denna typ av makromolekyler..

Därför kan polymerisation definieras som den kemiska reaktionen som används i kombinationen av monomerer (en i taget) för att från dessa producera motsvarande polymerer.

På detta sätt utförs syntesen av polymerer genom två huvudtyper av reaktioner: additionsreaktioner och kondensationsreaktioner, vilka kommer att beskrivas i detalj nedan..

Polymerisation genom tillsatsreaktioner

Denna typ av polymerisation deltar av omättade molekyler som har dubbla eller trippelbindningar i sin struktur, särskilt de av kol-kol..

I dessa reaktioner genomgår monomererna kombinationer med varandra utan att någon av deras atomer elimineras, där den polymera typen som syntetiseras genom att bryta eller öppna ringen kan erhållas utan att eliminera små molekyler..

Ur kinetisk synvinkel kan denna polymerisation ses som en trestegsreaktion: initiering, förökning och avslutning..

Först inträffar initieringen av reaktionen, i vilken uppvärmning appliceras på en molekyl som betraktas som initiator (betecknad Rtvå) för att generera två rotarter enligt följande:

Rtvå → 2R ∙

Om produktionen av polyeten ges som ett exempel är nästa steg propagering, där den bildade reaktiva radikalen tacklar en etenmolekyl och en ny radikalart bildas enligt följande:

R ∙ + CHtvå= CHtvå → R-CHtvå-CHtvå

Denna nya radikal kombineras därefter med en annan etenmolekyl, och denna process fortsätter successivt tills kombinationen av två långkedjiga radikaler till slutligen kommer från polyeten, i reaktionen som kallas avslutning..

Polymerisering genom kondensationsreaktioner

I fallet med polymerisation genom kondensationsreaktioner inträffar i allmänhet kombinationen av två olika monomerer, förutom den därav följande eliminering av en liten molekyl, som i allmänhet är vatten..

På liknande sätt har polymerer som produceras av dessa reaktioner ofta heteroatomer, såsom syre eller kväve, som en del av ryggraden. Det händer också att den upprepande enheten som representerar basen av sin kedja inte har alla atomer som finns i monomeren till vilken den kan nedbrytas..

Å andra sidan finns det metoder som har utvecklats mer nyligen, bland vilka plasmapolymerisation sticker ut, vars egenskaper inte överensstämmer helt med någon av de typer av polymerisation som förklarats ovan..

På detta sätt kan polymerisationsreaktioner av syntetiskt ursprung, både de som tillsats och kondensation, inträffa i frånvaro eller med närvaron av en katalysatorart..

Kondensationspolymerisation används ofta vid tillverkning av många föreningar som vanligtvis förekommer i vardagen, såsom dacron (bättre känd som polyester) eller nylon..

Andra former av polymerisation

Förutom dessa artificiella syntesmetoder finns det också biologisk syntes, som definieras som det studieområde som ansvarar för forskningen av biopolymerer, som är indelade i tre huvudkategorier: polynukleotider, polypeptider och polysackarider..

I levande organismer kan syntes utföras naturligt genom processer som involverar närvaron av katalysatorer såsom polymerasenzymet i produktionen av polymerer såsom deoxiribonukleinsyra (DNA)..

I andra fall är de flesta enzymer som används vid biokemisk polymerisation proteiner, som är polymerer baserade på aminosyror och är väsentliga i de allra flesta biologiska processer..

Förutom de biopolymera ämnen som erhålls med dessa metoder finns det andra av stor kommersiell relevans, såsom vulkaniserat gummi som produceras genom att värma gummi av naturligt ursprung i närvaro av svavel..

Bland de tekniker som används för polymersyntes genom kemisk modifiering av polymerer av naturligt ursprung är således slutbehandling, tvärbindning och oxidation..

Polymertyper

Typerna av polymerer kan klassificeras enligt olika egenskaper; till exempel klassificeras de i termoplaster, värmehärdare eller elastomerer enligt deras fysiska svar på uppvärmning.

Beroende på typen av monomerer från vilka de bildas kan de dessutom vara homopolymerer eller sampolymerer.

På samma sätt kan de, beroende på vilken typ av polymerisation de framställs, vara additions- eller kondensationspolymerer..

På samma sätt kan naturliga eller syntetiska polymerer erhållas beroende på deras ursprung; eller organisk eller oorganisk beroende på dess kemiska sammansättning.

Egenskaper

- Dess mest anmärkningsvärda kännetecken är den repetitiva identiteten hos dess monomerer som grund för dess struktur..

- Dess elektriska egenskaper varierar beroende på dess syfte.

- De presenterar mekaniska egenskaper såsom elasticitet eller draghållfasthet, som definierar deras makroskopiska beteende..

- Vissa polymerer uppvisar viktiga optiska egenskaper.

- Mikrostrukturen de har påverkar direkt deras andra egenskaper.

- De kemiska egenskaperna hos polymerer bestäms av attraktiva interaktioner mellan kedjorna som bildar dem..

- Dess transportegenskaper är relativt hastigheten för intermolekylär rörelse.

- Uppförandet av dess aggregeringstillstånd är relaterat till dess morfologi.

Exempel på polymerer

Bland det stora antalet polymerer som finns är följande:

Polystyren

Används i behållare av olika slag, liksom i behållare som används som värmeisolatorer (för att kyla vatten eller lagra is) och till och med i leksaker.

Polytetrafluoroeten

Bättre känd som Teflon, den används som en elektrisk isolator, även vid tillverkning av rullar och för att belägga köksredskap.

Polyvinylklorid

Används vid tillverkning av väggkanaler, kakel, leksaker och rör, denna polymer är kommersiellt känd som PVC.

Referenser

  1. Wikipedia. (s.f.). Polymer. Återställd från en.wikipedia.or
  2. Chang, R. (2007). Chemistry, nionde upplagan. Mexiko: McGraw-Hill.
  3. LibreTexts. (s.f.). Introduktion till polymerer. Hämtad från chem.libretexts.org
  4. Cowie, J. M. G. och Arrighi, V. (2007). Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials, tredje upplagan. Återställd från books.google.co.ve
  5. Britannica, E. (s.f.). Polymer. Hämtad från britannica.com
  6. Morawetz, H. (2002). Polymerer: Vetenskapens ursprung och tillväxt. Återställd från books.google.co.ve

Ingen har kommenterat den här artikeln än.