Polimeri istorie, polimerizare, tipuri, proprietăți și exemple

polimeri sunt compușii moleculari caracterizați prin faptul că au o masă mare molară (variind de la mii la milioane) și care sunt constituite de un număr mare de unități, numite monomeri, care se repetă.

Prin având caracteristica de a fi molecule de dimensiuni mari, aceste specii sunt numite macromolecule, ceea ce le conferă calități unice și foarte diferite de cele observate în mai mici, care pot fi atribuite unică a acestor substanțe, cum ar fi tendința de a trebui să conform structurilor de sticlă.

In mod similar, ca aparținând unui grup foarte mare de molecule, a venit necesitatea de a oferi o clasificare, astfel, sunt împărțite în două tipuri: polimeri naturali, cum ar fi proteine ​​și acizi nucleici; și cele de fabricare sintetică, cum ar fi nylon sau lucite (mai bine cunoscut sub numele de plexiglas).

Cercetătorii au început investigațiile științei care există în spatele polimerilor în anii 1920, când au observat cu curiozitate și uimire cum se comportă anumite substanțe cum ar fi lemnul sau cauciucul. Apoi, oamenii de știință ai timpului s-au dedicat analizei acestor compuși atât de prezenți în viața de zi cu zi.

La un anumit nivel de înțelegere cu privire la natura acestor specii ar putea înțelege structura sa și de a promova crearea de macromolecule care ar putea facilita dezvoltarea și îmbunătățirea materialelor existente, precum și producerea de noi materiale.

De asemenea, este cunoscut faptul că numeroși polimeri semnificativi conțin în structura lor atomi de azot sau oxigen atașați la atomii de carbon, care fac parte din lanțul principal al moleculei.

În funcție de principalele grupuri funcționale care fac parte din monomeri, acestea vor fi numite; de exemplu, dacă monomerul este format dintr-un ester, se produce un poliester.

index

• 1 Istoria polimerilor
  • 1.1 secolul al XIX-lea
  • 1.2 Secolul 20
  • 1.3 Century XXI
• 2 Polimerizarea
  • 2.1 Polimerizarea prin reacții de adiție
  • 2.2 Polimerizarea prin reacții de condensare
  • 2.3 Alte forme de polimerizare
• 3 Tipuri de polimeri
• 4 Proprietăți
• 5 Exemple de polimeri
  • 5.1 Polistiren
  • 5.2 Politetrafluoretilenă
  • 5.3 Clorura de polivinil
• 6 Referințe

Istoria polimerilor

Istoria polimerilor trebuie abordată începând cu referirile la primii polimeri cunoscuți.

În acest fel, anumite materiale de origine naturală care au fost folosite pe scară largă din cele mai vechi timpuri (cum ar fi celuloza sau pielea) sunt formate, în principal, din polimeri.

Secolul al XIX-lea

Contrar a ceea ce s-ar putea crede, compoziția polimerilor nu a fost cunoscută decât cu câteva secole în urmă, când au început să determine modul în care s-au format aceste substanțe și chiar a căutat să stabilească o metodă de realizare a fabricării artificiale.

Prima dată termenul „polimer“ utilizat a fost în 1833, datorită chimistul suedez Jacob Berzelius Jöns, care a folosit pentru a se referi la substanțe de natură organică având aceeași formulă empirică, dar având diferite mase molare.

Acest om de stiinta a fost, de asemenea, responsabil de coining alte termeni, cum ar fi "izomer" sau "cataliză"; deși este demn de remarcat că la acel moment conceptul acestor expresii era complet diferit de ceea ce înseamnă în prezent.

După unele experimente pentru obținerea polimerilor sintetici din transformarea speciilor polimerice naturale, studiul acestor compuși devenea tot mai relevant.

Scopul acestor investigații a fost de a realiza optimizarea proprietăților deja cunoscute ale acestor polimeri și obținerea de noi substanțe care ar putea îndeplini scopuri specifice în diferite domenii ale științelor.

Secolul XX

Când observăm că cauciucul este solubil într-un solvent de natură organică și apoi soluția rezultată prezintă unele caracteristici neobișnuite, oamenii de știință au fost deranjați și nu știau cum să le explice.

Prin aceste observații, au dedus că substanțe ca acestea prezintă un comportament foarte diferit de moleculele mai mici, așa cum au observat în timp ce studiau cauciucul și proprietățile acestuia.

Ei au remarcat că soluția studiată a avut vâscozitate ridicată, o scădere semnificativă a punctului de îngheț și o presiune osmotică de mărime mică; de aici se putea deduce că există mai mulți dizabili cu o masă molară foarte mare, dar cărturarii au refuzat să creadă în această posibilitate.

Aceste fenomene, de asemenea, manifestate în unele substanțe, cum ar fi gelatină sau bumbac, realizate oamenii de știință cred că din momentul în care aceste substanțe au fost compuse din agregate de unități moleculare mici ca C₅H₈ sau C₁₀H₁₆, legat de forțele intermoleculare.

Cu toate că această gândire greșită a rămas timp de câțiva ani, definiția care persistă astăzi, care a fost acordat chimistul german și Premiul Nobel pentru Chimie, Hermann Staudinger.

Secolul XXI

Definiția actuală a acestor structuri ca substanțe macromoleculare legate prin legături covalente a fost inventat în 1920 de Staudinger, care a fost determinat să conceapă și să efectueze experimente pentru a găsi dovezi ale acestei teorii în următorii zece ani.

dezvoltarea așa-numitei „chimia polimerilor“, a început și de atunci a fost doar atragerea interesul cercetătorilor din întreaga lume, numărând paginile de oameni de știință de istorie foarte importante, printre care Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear, printre altele, în plus față de cei menționați anterior.

In prezent, macromoleculele polimerice sunt studiate în diferite domenii științifice, cum ar fi știința polimer sau biofizică în care substanțele care rezultă din legarea monomerii prin legături covalente cu zone diferite metode și scopuri investigate.

Desigur, din polimeri naturali, cum ar fi poliizopren la cele de origine sintetică, cum ar fi polistiren, acestea sunt utilizate în mod frecvent, nu sa diminuat la alte specii, cum ar fi siliconi, constând din monomeri pe bază de siliciu.

De asemenea, mulți dintre acești compuși de origine naturală și sintetică sunt alcătuiți din două sau mai multe clase diferite de monomeri, aceste specii polimerice au primit denumirea de copolimeri.

polimerizare

Pentru a se enerva în subiectul polimerilor, trebuie să începem să vorbim despre originea cuvântului polimer, care vine din termenii greci poligoane, ceea ce înseamnă "o mulțime"; și groupers, care se referă la "părțile" cevaului.

Acest termen este utilizat pentru a desemna compușii moleculari care au o structură constând din mai multe unități repetate, aceasta determinând proprietatea unei mase moleculare relativ ridicate și a altor caracteristici intrinseci ale acestora.

Astfel, unitățile care alcătuiesc polimerii se bazează pe specii moleculare care au o masă moleculară relativ mică relativă.

În această ordine de idei, termenul de polimerizare se aplică numai polimerilor sintetici, mai precis procedeelor ​​utilizate pentru obținerea acestui tip de macromolecule.

Prin urmare, polimerizarea poate fi definită ca reacția chimică utilizată în combinația de monomeri (una câte una) pentru a produce polimerii corespunzători din acestea.

În acest mod, sinteza polimerilor se realizează prin două tipuri de reacții principale: reacții de adiție și reacții de condensare, care vor fi descrise în detaliu mai jos.

Polimerizarea prin reacții de adiție

Acest tip de polimerizări are participarea moleculelor nesaturate care au legături duble sau triple, în special carbon-carbon.

În aceste reacții, monomerii sunt supuse combinații între ei, fără a îndepărta oricare dintre atomii săi, în cazul în care speciile de polimeri sintetizați prin ruperea sau deschiderea inelului poate fi obținută fără a genera îndepărtarea moleculelor mici.

Din punct de vedere cinetic, această polimerizare poate fi văzută ca o reacție în trei etape: inițierea, propagarea și terminarea.

Mai întâi, are loc începutul reacției, în care încălzirea este aplicată unei molecule considerate inițiator (denumită R₂) pentru a genera două specii radicale în felul următor:

R₂ → 2R ∙

Dacă producția de polietilenă este folosită ca exemplu, atunci următoarea etapă este propagarea, unde radicalul reactiv format se apropie de o moleculă de etilenă și se formează o nouă specie radicală după cum urmează:

R ∙ + CH₂= CH₂ → R-CH₂-CH₂∙

Acest nou radical este ulterior combinat cu o altă moleculă de etilenă și acest proces continuă succesiv până când combinația a doi radicali cu catenă lungă provine în final din polietilenă, în reacția cunoscută ca terminare.

Polimerizarea prin reacții de condensare

În cazul polimerizării prin reacții de condensare, se produce de obicei combinația a doi monomeri diferiți, în plus față de eliminarea în consecință 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, care fac parte din structura lor principală. De asemenea, se întâmplă ca unitatea repetitivă care reprezintă baza lanțului său să nu dețină totalitatea atomilor care sunt în monomerul la care ar putea fi degradată.

Mai mult decât atât, există metode care au fost dezvoltate mai recent, inclusiv polimerizarea în plasmă, care oferă nu se potrivesc perfect cu oricare dintre tipurile de mai sus de polimerizare discutată este evidențiată.

În acest fel, pot apărea reacții de polimerizare de origine sintetică, atât adiție cât și condensare, în absența sau în prezența unei specii de catalizator.

Polimerizarea de condensare este utilizat pe scară largă în fabricarea multor compuși prezenți în mod obișnuit în viața de zi cu zi, cum ar fi Dacron (mai bine cunoscut sub numele de poliester) sau viață nylon.

Alte forme de polimerizare

În plus față de aceste metode de sinteză a polimerilor artificiali există, de asemenea, sinteza biologică, care este definită ca zona de studiu care se ocupă de investigarea biopolimeri, care sunt împărțite în trei categorii principale: polinucleotide, polipeptide și polizaharide.

În organismele vii pot efectua sinteza in mod natural prin procese care implică prezența unor catalizatori, cum ar fi enzima polimerază în producerea de polimeri, cum ar fi acidul dezoxiribonucleic (ADN).

In alte cazuri, cele mai multe dintre enzimele utilizate în polimerizarea tip biochimice sunt proteine, care sunt polimeri formați pe bază de aminoacizi și sunt esențiale în majoritatea proceselor biologice.

În plus față de substanțele de biopolimeri obținute prin aceste metode, există alte comercial foarte relevante, cum ar fi cauciucul vulcanizat este produsă prin încălzirea cauciucului în prezența sulf natural.

Astfel, printre tehnicile utilizate pentru sinteza polimerică prin modificarea chimică a polimerilor de origine naturală se numără finisarea, reticularea și oxidarea.

Tipuri de polimeri

Tipurile de polimeri pot fi clasificate în funcție de caracteristici diferite; de exemplu, ele 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, pot fi homopolimeri sau copolimeri.

De asemenea, în funcție de tipul de polimerizare prin care sunt produși, pot fi aditivi sau polimeri de condensare.

De asemenea, polimerii naturali sau sintetici pot fi obținuți în funcție de originea acestora; sau organic sau anorganic în funcție de compoziția sa chimică.

proprietăţi

- Caracteristica cea mai notabilă este identitatea repetitivă a monomerilor săi ca bază a structurii sale.

- Proprietățile sale electrice variază în funcție de scopul său.

- Au proprietăți mecanice cum ar fi elasticitatea sau rezistența la tracțiune, care definesc comportamentul lor macroscopic.

- Unii polimeri prezintă proprietăți optice importante.

- Microstructura pe care o afectează în mod direct celelalte proprietăți.

- Caracteristicile chimice ale polimerilor sunt determinate de interacțiunile tip atractiv dintre lanțurile care le formează.

- Proprietățile sale de transport sunt legate de viteza mișcărilor intermoleculare.

- comportamentul stărilor sale de agregare este legat de morfologia sa.

Exemple de polimeri

Printre numărul mare de polimeri care există sunt:

polistiren

Folosit în recipiente de diferite tipuri, precum și în recipiente care sunt folosite ca termoizolatoare (pentru a răci apa sau pentru depozitarea gheții) și chiar în jucării.

politetrafluoretilenă

Mai bine cunoscut sub numele de Teflon, este folosit ca un izolator electric, de asemenea în fabricarea rolelor și pentru acoperirea ustensilelor de bucătărie.

Clorură de polivinil

Folosit în producția de canale pentru pereți, plăci, jucării și țevi, acest polimer este comercial cunoscut sub numele de PVC.

referințe

1. Wikipedia. (N.d.). Polimer. Adus de la en.wikipedia.or
2. Chang, R. (2007). Chimie, ediția a IX-a. Mexic: McGraw-Hill.
3. LibreTexts. (N.d.). Introducere în polimeri. Adus de la chem.libretexts.org
4. Cowie, J. M. G. și Arrighi, V. (2007). Polimeri: Chimie și Fizica Materialelor Moderne, Ediția a treia. Recuperat de la books.google.co.ve
5. Britannica, E. (s.f.). Polimer. Adus de la britannica.com
6. Morawetz, H. (2002). Polimeri: Originea și creșterea unei științe. Recuperat de la books.google.co.ve