Seseorang tidak dapat membayangkan kehidupan hari ini tanpa polimer - bahan sintetik kompleks yang banyak digunakan dalam pelbagai bidang aktiviti manusia. Polimer adalah sebatian molekul tinggi asal atau sintetik, yang terdiri daripada monomer yang disambungkan oleh ikatan kimia. Monomer adalah pautan rantai berulang yang mengandungi molekul induk.
Sebatian makromolekul organik
Oleh kerana sifatnya yang unik, sebatian molekul tinggi berjaya menggantikan bahan semula jadi seperti kayu, logam, batu dalam pelbagai bidang kehidupan, menakluki bidang permohonan baru. Untuk menstabilkan kumpulan bahan yang banyak, klasifikasi polimer mengikut pelbagai kriteria digunakan. Ini termasuk komposisi, kaedah pengeluaran, konfigurasi ruang, dan sebagainya.
Klasifikasi polimer oleh komposisi kimia membahagikannya kepada tiga kumpulan:
- Bahan makromolekul organik.
- Sebatian organoelemen.
- Sebatian makromolekul bukan organik.
Kumpulan terbesar diwakili oleh IUD organik - resin, karet, minyak sayuran, iaitu produk haiwan dan asal tanaman. Makromolekul bahan-bahan dalam rantai utama bersama dengan atom karbon mempunyai atom oksigen, nitrogen dan unsur-unsur lain.
Ciri-ciri mereka:
- mempunyai keupayaan untuk membalikkan ubah bentuk, iaitu keanjalan pada beban rendah;
- pada kepekatan kecil boleh membentuk penyelesaian likat;
- mengubah ciri-ciri fizikal dan mekanikal di bawah pengaruh jumlah minimum reagen;
- dengan tindakan mekanikal, arah orientasi makromolekul mereka mungkin.
Sebatian organoelemen
IUDs organoelemental, makromolekul yang mengandung, selain atom unsur anorganik - silikon, titanium, aluminium - dan radikal hidrokarbon organik, dicipta secara buatan, dan secara semula jadi mereka tidak. Klasifikasi polimer membahagikannya, kepada tiga kumpulan.
- Kumpulan pertama adalah bahan di mana rantai utama terdiri dari atom unsur-unsur tertentu yang dikelilingi oleh radikal organik.
- Kumpulan kedua termasuk bahan dengan rantai utama yang mengandungi atom karbon bergantian dan unsur seperti sulfur, nitrogen dan lain-lain.
- Kumpulan ketiga termasuk bahan dengan tulang belakang organik dikelilingi oleh pelbagai kumpulan organoelemental.
Contohnya ialah sebatian organosilicon, silikon tertentu, yang mempunyai rintangan haus yang tinggi.
Sebatian makromolekul bukan organik dalam rantai utama mengandungi oksida silikon dan logam - magnesium, aluminium atau kalsium. Mereka tidak mempunyai kumpulan atom organik tambahan. Bon dalam rantai utama adalah kovalen dan ion-kovalen, yang menentukan kekuatan tinggi dan rintangan haba. Ini termasuk asbestos, seramik, kaca silikat, kuarza.
Carbochain dan heterochain Navy
Klasifikasi polimer oleh komposisi kimia rantaian polimer utama melibatkan pembahagian bahan-bahan ini kepada dua kumpulan besar.
- Carbochain, di mana rantai utama makromolekul IUD hanya terdiri daripada atom karbon.
- Rantaian Hetero, di mana atom-atom lain terletak di rantai utama bersama-sama dengan atom karbon, memberikan sifat tambahan ini.
Setiap kumpulan besar ini terdiri daripada subkumpulan berikut yang berbeza dalam struktur rantai, bilangan substituen, komposisi mereka, dan bilangan cabang sisi:
- sebatian dengan ikatan tepu dalam rantai, sebagai contoh, polietilena atau polipropilena;
- polimer dengan ikatan tak jenuh dalam rantai utama, contohnya polybutadiene;
- sebatian makromolekul yang digantikan halogen - teflon;
- alkohol polimer, contohnya alkohol polivinil;
- IUD berdasarkan derivatif alkohol, contohnya adalah polyvinyl asetat;
- sebatian yang diperoleh daripada aldehid dan keton, seperti polyacrolein;
- polimer yang diperoleh daripada asid karboksilik, di mana asid polyacrylic adalah wakil;
- bahan yang diperoleh daripada nitril (PAN);
- bahan makromolekul yang diperoleh daripada hidrokarbon aromatik, contohnya polistirena.
Bahagian dengan sifat heteroatom
Klasifikasi polimer juga boleh bergantung pada sifat heteroatom, termasuk beberapa kumpulan:
- dengan atom oksigen dalam rantai utama - poliester dan peroksida yang mudah dan kompleks;
- sebatian dengan kandungan dalam rangkaian utama atom nitrogen - poliamina dan poliamida;
- bahan dengan atom oksigen dan nitrogen dalam rantai utama, sebagai contoh, poliuretan;
- IUD dengan atom sulfur dalam rantaian utama - polietioesters dan polytetrasulfides;
- sebatian di mana atom-atom fosforus berada dalam rantai utama.
Polimer semulajadi
Pada masa ini, pengkelasan polimer dengan asal, oleh sifat kimia, yang membahagikannya seperti berikut:
- Semulajadi, mereka juga dipanggil biopolimer.
- Bahan tiruan yang berat molekul tinggi.
- Sebatian sintetik.
Tentera Laut Asli adalah asas kehidupan di Bumi. Yang paling penting ialah protein - "bata" organisma hidup, monomer yang asid amino. Protein terlibat dalam semua tindak balas biokimia badan, tanpa mereka sistem imun tidak dapat berfungsi, proses pembekuan darah, pembentukan tulang dan tisu otot, kerja penukaran tenaga dan banyak lagi. Tanpa asid nukleik, penyimpanan dan penghantaran maklumat keturunan tidak mungkin.
Polisakarida adalah hidrokarbon berat molekul tinggi yang, bersama-sama dengan protein, terlibat dalam metabolisme. Klasifikasi polimer mengikut asal membolehkan anda memilih bahan makromolekul semulajadi dalam kumpulan khas.
Polimer buatan dan sintetik
Polimer buatan diperoleh daripada semulajadi oleh pelbagai kaedah pengubahsuaian kimia untuk memberi mereka sifat-sifat yang diperlukan. Satu contoh adalah selulosa, dari mana banyak plastik diperolehi. Pengkelasan polimer dengan asal mencirikan mereka sebagai bahan buatan. IUD sintetik diperolehi secara kimia menggunakan tindak balas polimerisasi atau polikondensasi. Ciri-ciri mereka, dan oleh itu skop, bergantung kepada panjang makromolekul, iaitu berat molekul. Semakin besarnya, semakin kuat bahan yang diperolehi. Pengkelasan polimer dengan asal sangat mudah. Contoh mengesahkan ini.
Macromolecules linear
Mana-mana klasifikasi polimer agak sewenang-wenang, dan masing-masing mempunyai kelemahannya sendiri, kerana ia tidak dapat memaparkan semua ciri-ciri kumpulan bahan ini. Walau bagaimanapun, ia membantu sistematiskan mereka dalam beberapa cara. Klasifikasi polimer dalam bentuk makromolekul membentangkannya dalam bentuk tiga kumpulan berikut:
- linear
- bercabang;
- ruang, yang juga disebut mesh.
Rantai berbentuk panjang, melengkung atau lingkaran IUD linear memberi beberapa sifat unik:
- kerana penampilan bon intermolecular membentuk gentian kuat;
- mereka mampu besar dan panjang, tetapi pada masa yang sama ubah bentuk boleh ubah;
- harta penting adalah fleksibiliti mereka;
- apabila pembubaran, bahan ini membentuk penyelesaian dengan kelikatan yang tinggi.
Makromolekul bercabang
Polimer bercabang juga mempunyai struktur linear, tetapi dengan banyak cawangan sampingan lebih pendek daripada yang utama.Pada masa yang sama, sifat mereka juga berubah:
- kelarutan bahan bercabang lebih tinggi daripada linear, masing-masing membentuk penyelesaian kelikatan yang lebih rendah;
- dengan peningkatan panjang rantai sampingan, daya intermolecular semakin lemah, yang menyebabkan peningkatan kelembutan dan keanjalan bahan;
- semakin tinggi tahap cawangan, lebih banyak sifat fizikal bahan tersebut mendekati sifat sebatian berat molekul rendah biasa.
Makromolekul tiga dimensi
Mesh sebatian makromolekul adalah rata (tangga dan jenis parket) dan tiga dimensi. Getah rata termasuk getah asli dan grafit. Dalam polimer spatial terdapat "jambatan" silang antara rantai, membentuk satu makromolekul tiga dimensi yang besar, yang mempunyai kekerasan yang luar biasa.
Contohnya adalah berlian atau keratin. Mesh sebatian makromolekul adalah asas getah, beberapa jenis plastik, serta pelekat dan varnis.
Termoplastik dan termoset
Klasifikasi polimer asal dan berkenaan dengan pemanasan dimaksudkan untuk mencirikan kelakuan bahan-bahan ini dengan suhu. Bergantung kepada proses yang berlaku semasa pemanasan, keputusan yang berbeza diperolehi. Jika interaksi antara intermolecular melemahkan dan tenaga kinetik molekul meningkat, maka bahan itu melembutkan, menjadi keadaan likat. Apabila suhu berkurangan, ia kembali ke keadaan biasa - sifat kimianya tidak berubah. Bahan-bahan tersebut dipanggil polimer termoplastik, misalnya polietilena.
Satu lagi kumpulan sebatian dipanggil termoset. Mekanisme proses yang berlaku di dalamnya semasa pemanasan adalah sama sekali berbeza. Dengan kehadiran ikatan berganda atau kumpulan berfungsi, mereka berinteraksi antara satu sama lain, mengubah sifat kimia bahan tersebut. Ia tidak boleh memulihkan semula bentuk asalnya semasa penyejukan. Contohnya adalah pelbagai resin.
Kaedah pempolimeran
Satu lagi klasifikasi polimer adalah dengan kaedah penyediaan. Ada cara untuk mendapatkan IUD:
- Polimerisasi, yang boleh berlaku menggunakan mekanisme tindak balas ionik dan radikal bebas.
- Polycondensation
Polimerisasi ialah proses pembentukan makromolekul dengan sambungan monomer berurutan. Mereka biasanya adalah bahan berat molekul yang rendah dengan beberapa ikatan dan kumpulan kitaran. Semasa tindak balas, ikatan atau ikatan berganda dalam kelompok kitaran pecah dan yang baru membentuk antara monomer ini. Jika monomer spesies yang sama terlibat dalam tindak balas, ia dipanggil homopolymerization. Apabila menggunakan pelbagai jenis monomer, tindak balas kopolimerisasi berlaku.
Reaksi pempolimeran adalah tindak balas rantai yang boleh berlaku secara spontan, namun bahan aktif digunakan untuk mempercepatkannya. Dengan mekanisme radikal bebas, proses ini berlangsung dalam beberapa peringkat:
- Inisiasi. Pada peringkat ini, dengan cahaya, haba, kimia, atau sejenis pengaruh lain, kumpulan aktif - radikal - dibentuk dalam sistem.
- Pertumbuhan panjang rantaian. Tahap ini dicirikan oleh penambahan monomer berikut kepada radikal untuk membentuk radikal baru.
- Rantai terbuka diperolehi oleh interaksi kumpulan aktif dengan pembentukan makromolekul tidak aktif.
Tidak mungkin untuk mengawal masa penamatan rantai, dan oleh itu makromolekul yang terhasil berbeza dalam berat molekul yang berbeza.
Prinsip mekanisme ionik tindak balas pempolimeran adalah sama seperti radikal bebas. Tetapi di sini, kation dan anion bertindak sebagai pusat aktif, oleh itu, pempolimeran kationik dan anionik dibezakan. Dalam industri, polimer yang paling penting diperolehi oleh pempolimeran radikal: polietilena, polistirena dan lain-lain lagi. Pempolimeran ion digunakan dalam pengeluaran getah sintetik.
Polycondensation
Proses pembentukan sebatian berat molekul yang tinggi dengan pemisahan beberapa bahan berat molekul yang rendah sebagai produk sampingan adalah polikondensasi, yang berbeza daripada pempolimeran dalam komposisi unsur makromolekul yang terhasil tidak sesuai dengan komposisi bahan-bahan awal yang terlibat dalam tindak balas. Hanya sebatian dengan kumpulan berfungsi boleh menyertai mereka, yang, berinteraksi, memecah molekul bahan mudah dan membentuk ikatan baru. Polikondensasi sebatian bifunctional menghasilkan polimer linier. Apabila sebatian polfunctional terlibat dalam tindak balas, IUD dengan struktur bercabang atau bahkan spatial dibentuk. Bahan berat molekul yang rendah yang terbentuk semasa reaksi juga berinteraksi dengan produk perantaraan, menyebabkan penamatan rantaian. Oleh itu, adalah lebih baik untuk mengeluarkannya dari zon reaksi.
Polimer tertentu tidak boleh didapati dengan kaedah polimerisasi atau polikondensasi yang diketahui, kerana tidak ada monomer permulaan yang diperlukan yang dapat menyertai mereka. Dalam kes ini, sintesis polimer dilakukan dengan penyertaan sebatian berat molekul tinggi yang mengandungi kumpulan berfungsi yang dapat bertindak balas antara satu sama lain.
Klasifikasi polimer menjadi lebih rumit setiap hari, karena semakin banyak jenis baru bahan-bahan yang menakjubkan dengan sifat-sifat yang telah ditentukan sebelumnya, dan seseorang tidak lagi memikirkan hidupnya tanpa mereka. Walau bagaimanapun, masalah lain timbul, tidak kurang penting - kemungkinan pelupusan mereka yang mudah dan murah. Penyelesaian masalah ini sangat penting bagi kewujudan planet ini.
