İnsan bugünün polimersiz yaşamını pek hayal edemez - insan faaliyetinin çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılan karmaşık sentetik maddeler. Polimerler, kimyasal bağlarla bağlı monomerlerden oluşan, doğal veya sentetik kökenli yüksek moleküler bileşiklerdir. Bir monomer ana molekülü içeren tekrar eden bir zincir bağlantısıdır.
Organik makromoleküler bileşikler
Eşsiz özellikleri nedeniyle, yüksek moleküler bileşikler ahşap, metal, taş gibi doğal malzemeleri yaşamın çeşitli alanlarında başarılı bir şekilde değiştirerek yeni uygulama alanlarını fethederler. Bu kadar geniş bir madde grubunu sistematik hale getirmek için, polimerlerin çeşitli kriterlere göre sınıflandırılması benimsenmiştir. Bunlara kompozisyon, üretim yöntemi, mekansal konfigürasyon vb. Dahildir.
Polimerlerin kimyasal bileşim ile sınıflandırılması, bunları üç gruba ayırır:
- Organik makromoleküler maddeler.
- Organoelement bileşikleri.
- İnorganik makromoleküler bileşikler.
En büyük grup organik IUD'lerle temsil edilir - reçineler, kauçuklar, bitkisel yağlar, yani hayvansal ürünler ve aynı zamanda bitki kökenli. Ana zincirdeki bu maddelerin karbon atomlarıyla birlikte makromolekülleri oksijen, azot ve diğer elementlerin atomlarına sahiptir.
Özellikleri:
- deformasyonu tersine çevirme yeteneğine, yani düşük yüklerde esnekliği;
- küçük bir konsantrasyonda viskoz çözeltiler oluşturabilir;
- Minimum miktarda reaktifin etkisi altında fiziksel ve mekanik özellikleri değiştirmek;
- mekanik hareketle, makromoleküllerinin yönelimi mümkündür.
Organoelement bileşikleri
Makromolekülleri, inorganik elementlerin atomlarına ek olarak - silisyum, titanyum, alüminyum - ve organik hidrokarbon radikallerini içeren organoelemental RİA'lar yapay olarak üretilir ve doğada bulunmazlar. Polimerlerin sınıflandırılması onları sırayla üç gruba ayırır.
- İlk grup, ana zincirin organik radikallerle çevrili bazı elementlerin atomlarından oluştuğu maddelerdir.
- İkinci grup, alternatif karbon atomları içeren bir ana zincire ve kükürt, azot ve diğerleri gibi elementlere sahip maddeleri içerir.
- Üçüncü grup, çeşitli organoelemental gruplarla çevrili organik omurgalı maddeleri içerir.
Bir örnek organosilikon bileşikleri, özellikle de yüksek aşınma direncine sahip silikondur.
Ana zincirdeki inorganik makromoleküler bileşikler, magnezyum, alüminyum veya kalsiyum gibi silikon ve metal oksitleri içerir. Yanal organik atom grupları yoktur. Ana zincirlerdeki bağlar, kovalent ve iyon kovalenttir; bu, yüksek güç ve ısı direncini belirler. Bunlar arasında asbest, seramik, silikat cam, kuvars bulunur.
Karbokin ve Heterosin Donanması
Polimerlerin ana polimer zincirinin kimyasal bileşimi ile sınıflandırılması, bu maddelerin iki büyük gruba bölünmesini içerir.
- RİA makromolekülünün ana zincirinin yalnızca karbon atomlarından oluştuğu Karbokhain.
- Ana zincire diğer atomların karbon atomları ile birlikte yerleştirildiği Hetero zinciri, bu maddeye ek özellikler kazandırır.
Bu büyük grupların her biri, zincir yapısında, sübstitüentlerin sayısında, kompozisyonlarında ve yan dalların sayısında farklı olan aşağıdaki alt gruplardan oluşur:
- zincirlerde doymuş bağları olan bileşikler, örneğin polietilen veya polipropilen;
- ana zincirde doymamış bağlara sahip polimerler, örneğin polibütadien;
- halojen ikameli makromoleküler bileşikler - teflon;
- bir örneği polivinil alkol olan polimerik alkoller;
- Alkol türevlerini temel alan RİA'lar, bir örnek polivinil asetat;
- politacrolein gibi aldehitler ve ketonlardan türetilmiş bileşikler;
- poliakrilik asidin bir temsilcisi olduğu karboksilik asitlerden türetilen polimerler;
- nitrillerden (PAN) elde edilen maddeler;
- aromatik hidrokarbonlardan türetilmiş makromoleküler maddeler, örneğin polistiren.
Heteroatomun doğasına göre bölünmesi
Polimerlerin sınıflandırılması ayrıca heteroatomların yapısına da bağlı olabilir, birkaç grup içerir:
- ana zincirde oksijen atomları olan - basit ve karmaşık polyesterler ve peroksitler;
- azot atomlarının ana zincirindeki içeriği olan bileşikler - poliaminler ve poliamitler;
- ana zincirde oksijen ve azot atomlu maddeler, örneğin poliüretanlar;
- Ana zincirde kükürt atomlarına sahip RİA'lar - politimetreler ve politetrasülfitler;
- fosfor atomlarının ana zincirde mevcut olduğu bileşikler.
Doğal polimerler
Halen, polimerlerin kökenlerine göre, kimyasal yapıya göre sınıflandırılması ve sınıflandırılması:
- Doğal, onlar da biyopolimerler denir.
- Moleküler ağırlığı yüksek yapay maddeler.
- Sentetik bileşikler
Doğal Deniz Kuvvetleri, Dünyadaki yaşamın temelidir. Bunlardan en önemlileri proteinlerdir - monomerleri amino asit olan canlı organizmaların “tuğlaları”. Proteinler vücudun tüm biyokimyasal reaksiyonlarında rol oynar, bunlar olmadan bağışıklık sistemi çalışamaz, kan pıhtılaşma süreçleri, kemik ve kas dokusunun oluşumu, enerji dönüşüm çalışmaları ve daha fazlası. Nükleik asitler olmadan, kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi mümkün değildir.
Polisakaritler, proteinlerle birlikte metabolizmaya katılan yüksek moleküler ağırlıklı hidrokarbonlardır. Polimerlerin kökene göre sınıflandırılması, özel bir grupta doğal makromoleküler maddeleri seçmenize olanak sağlar.
Yapay ve sentetik polimerler
Yapay polimerler, doğal olarak, gerekli özellikleri sağlamaları için çeşitli kimyasal modifikasyon yöntemleri ile elde edilir. Bir örnek, birçok plastiğin elde edildiği selülozdur. Polimerlerin kökene göre sınıflandırılması, bunları yapay maddeler olarak karakterize eder. Sentetik RİA, polimerizasyon veya polikondensasyon reaksiyonları kullanılarak kimyasal olarak elde edilir. Özellikleri ve dolayısıyla kapsamı, makromolekülün uzunluğuna, yani moleküler ağırlığa bağlıdır. Ne kadar büyük olursa, elde edilen malzeme o kadar güçlü olur. Polimerlerin kökene göre sınıflandırılması çok uygundur. Örnekler bunu onaylar.
Lineer Makromoleküller
Polimerlerin herhangi bir sınıflandırması oldukça keyfidir ve her birinin kendi dezavantajları vardır, çünkü bu madde grubunun tüm özelliklerini gösteremez. Bununla birlikte, bir şekilde onları sistematikleştirmek için yardımcı olur. Polimerlerin makromoleküller halinde sınıflandırılması, bunları aşağıdaki üç grup şeklinde sunar:
- doğrusal;
- dallanmış
- uzaysal olarak da adlandırılır.
Uzun, kavisli veya spiral şekilli doğrusal RİA zincirleri maddelere bazı benzersiz özellikler verir:
- moleküller arası bağların ortaya çıkması nedeniyle güçlü lifler oluşturur;
- büyük ve uzun olabilirler ancak aynı zamanda geri dönüşümlü deformasyonlar meydana gelirler;
- önemli bir özellik onların esnekliğidir;
- Çözündükten sonra, bu maddeler yüksek viskoziteli çözeltiler oluşturur.
Dallanmış makromoleküller
Dallanmış polimerler ayrıca doğrusal bir yapıya sahiptir, ancak çoğu yan dallar ana daldan daha kısadır.Aynı zamanda, özellikleri de değişir:
- dallanmış maddelerin çözünürlüğü sırasıyla doğrusaldan daha yüksektir, bunlar daha düşük viskoziteli çözeltiler oluşturur;
- yan zincirlerin uzunluğundaki bir artışla, moleküller arası kuvvetler zayıflar ve bu da malzemenin yumuşaklığı ve elastikiyetinde bir artışa yol açar;
- dallanma derecesi ne kadar yüksek olursa, böyle bir maddenin fiziksel özellikleri o kadar düşük molekül ağırlıklı bileşiklerin özelliklerine yaklaşır.
Üç boyutlu makromoleküller
Mesh makromoleküler bileşikleri düz (merdiven ve parke tipi) ve üç boyutludur. Düz kauçuk doğal kauçuk ve grafit içerir. Mekansal polimerlerde, zincirler arasında çapraz bağlanma vardır, bu da olağanüstü bir sertliğe sahip büyük bir üç boyutlu makromolekül oluşturur.
Bir örnek elmas veya keratindir. Mesh makromoleküler bileşikleri, kauçukların, bazı plastik türlerinin yanı sıra yapıştırıcılar ve cilaların temelidir.
Termoplastikler ve termosetler
Polimerlerin orijinli ve ısıtmaya göre sınıflandırılması, bu maddelerin sıcaklıkla davranışlarını karakterize etmek içindir. Isıtma sırasında meydana gelen işlemlere bağlı olarak, farklı sonuçlar elde edilir. Moleküller arası etkileşim zayıflarsa ve moleküllerin kinetik enerjisi artarsa, madde yumuşar ve viskoz bir hal alır. Sıcaklık düştüğünde normal durumuna döner - kimyasal yapısı değişmeden kalır. Bu tür maddelere örneğin polietilen gibi termoplastik polimerler denir.
Başka bir bileşik grubuna termoset denir. Isıtma sırasında içlerinde meydana gelen işlemlerin mekanizması tamamen farklıdır. İkili bağların veya fonksiyonel grupların varlığında, maddenin kimyasal yapısını değiştirerek birbirleriyle etkileşime girerler. Soğuduktan sonra orijinal şeklini eski haline getiremez. Bir örnek çeşitli reçinelerdir.
Polimerizasyon Yöntemi
Polimerlerin başka bir sınıflandırması, hazırlama yöntemine bağlıdır. RİA almanın böyle yolları var:
- İyonik reaksiyon mekanizması ve serbest radikal kullanılarak gerçekleşebilen polimerizasyon.
- Polyaddition.
Polimerizasyon, monomer birimlerinin ardışık bağlantısıyla makromolekül oluşum sürecidir. Genellikle çoklu bağlara ve siklik gruplara sahip düşük moleküler ağırlıklı maddelerdir. Reaksiyon sırasında, siklik gruptaki bir çift bağ veya bağ kopar ve bu monomerler arasında yenileri oluşur. Aynı türdeki monomerlerin reaksiyona katılması durumunda buna homopolimerizasyon denir. Farklı tiplerde monomerler kullanıldığında, bir kopolimerizasyon reaksiyonu meydana gelir.
Polimerizasyon reaksiyonu kendiliğinden meydana gelebilecek bir zincir reaksiyonudur, ancak bunu hızlandırmak için aktif maddeler kullanılır. Serbest radikal mekanizma ile süreç birkaç aşamada ilerler:
- Başlatma. Bu aşamada, sistemde ışık, ısı, kimyasal veya başka bir etki etkisiyle, aktif gruplar - radikaller - oluşur.
- Zincir uzunluğu büyümesi. Bu aşama, aşağıdaki monomerlerin, yeni radikallerin oluşturulması için radikallere eklenmesiyle karakterize edilir.
- Aktif grupların aktif olmayan makromoleküllerin oluşumu ile etkileşimi ile açık bir zincir elde edilir.
Zincir sonlandırma momentini kontrol etmek imkansızdır ve bu nedenle ortaya çıkan makromoleküller farklı moleküler ağırlıklarda farklılık gösterir.
Polimerizasyon reaksiyonunun iyonik mekanizmasının prensibi serbest radikal ile aynıdır. Fakat burada katyonlar ve anyonlar aktif merkezler olarak işlev görür, bu nedenle katyonik ve anyonik polimerleşme ayırt edilir. Endüstride, en önemli polimerler radikal polimerizasyon ile elde edilir: polietilen, polistiren ve diğerleri. Sentetik kauçuk üretiminde iyon polimerizasyonu kullanılmaktadır.
polikondansasyon
Bazı düşük moleküler ağırlıklı maddelerin yan ürün olarak ayrılmasıyla yüksek molekül ağırlıklı bir bileşiğin oluşumu işlemi, elde edilen makromolekülün temel bileşiminin, tepkimede yer alan ilk maddelerin bileşimine tekabül etmemesiyle polimerizasyondan farklı olan polikondensasyondur. Yalnızca fonksiyonel gruplara sahip bileşikler etkileşime girerek basit bir maddenin molekülünü bölen ve yeni bir bağ oluşturan bileşiklere katılabilir. İki fonksiyonlu bileşiklerin polikondensasyonu doğrusal polimerler üretir. Çok fonksiyonlu bileşikler reaksiyona dahil olduğunda, dallanmış veya hatta uzamsal bir yapıya sahip RİA'lar oluşur. Reaksiyon sırasında oluşan düşük molekül ağırlıklı maddeler ayrıca ara ürünlerle etkileşerek zincir sonlandırmasına neden olur. Bu nedenle, onları reaksiyon bölgesinden çıkarmak daha iyidir.
Bazı polimerler, bilinen polimerizasyon veya polikondensasyon yöntemleriyle elde edilemez, çünkü bunlara katılabilecek gerekli başlangıç monomerleri yoktur. Bu durumda, polimer sentezi, birbirleriyle reaksiyona girebilen fonksiyonel gruplar içeren yüksek moleküler ağırlıklı bileşiklerin katılımıyla gerçekleştirilir.
Polimerlerin sınıflandırılması her gün daha da karmaşıklaşıyor, önceden belirlenmiş özelliklere sahip bu şaşırtıcı maddelerin daha fazla yeni türü ortaya çıkıyor ve bir kişi artık onlarsız hayatını düşünmüyor. Ancak, başka bir sorun ortaya çıkmaktadır, daha az önemli değildir - kolay ve ucuz imha imkanı. Bu sorunun çözümü gezegenin varlığı için çok önemlidir.
