Polymerer Historia, Polymerisering, Typer, Egenskaper och Exempel



den polymerer är molekylära föreningar som karakteriseras av att ha en hög molmassa (från tusentals till miljoner) och som består av ett stort antal enheter, kallade monomerer, som upprepas.

Eftersom de har karaktäristika för att vara stora molekyler kallas dessa arter makromolekyler, vilket ger dem unika egenskaper och väldigt olika från de som observeras i de mindre, bara hänförliga till denna typ av ämnen, såsom den benägenhet de har för form glasstrukturer.

På samma sätt, eftersom de tillhör en mycket stor grupp molekyler, uppstod behovet 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).

Lärarna började undersökningarna av den vetenskap som finns bakom polymerer på 1920-talet, när de observerade med nyfikenhet och förvirring hur vissa ämnen beter sig som trä eller gummi. Därefter ägnade tidens forskare sig att analysera dessa föreningar så presenterade i vardagen.

Genom att nå en viss förståelse för arten av dessa arter kunde vi förstå deras struktur och fördjupa sig vid skapandet av makromolekyler som skulle kunna underlätta utveckling och förbättring av befintliga material samt produktion av nya material.

Det är också känt att många signifikanta polymerer innehåller i sin struktur kväve eller syreatomer, bundna till kolatomerna, som utgör en del av molekylens huvudkedja.

Beroende på de huvudsakliga funktionella grupperna som ingår i monomererna kommer de att namnges; till exempel, om monomeren bildas av en ester, kommer en polyester ut.

index

  • 1 Polymerhistoria
    • 1.1 1800-talet
    • 1,2 20th Century
    • 1.3 Century XXI
  • 2 Polymerisering
    • 2.1 Polymerisering genom tillsatsreaktioner
    • 2.2 Polymerisering genom kondensationsreaktioner
    • 2.3 Andra polymerisationsformer
  • 3 Typer av polymerer
  • 4 egenskaper
  • 5 Exempel på polymerer
    • 5.1 polystyren
    • 5.2 Polytetrafluoretylen
    • 5.3 Polyvinylklorid
  • 6 referenser

Historia av polymerer

Polymerernas historia bör behandlas med början av referenserna till de första polymererna, av vilka man är medveten.

På så sätt består vissa material av naturligt ursprung som har använts sedan gammal tid (såsom cellulosa eller läder) huvudsakligen av polymerer.

19th century

Tvärtemot vad man kan tro, sammansättningen av polymerer var en gåta att riva upp förrän ett par år sedan, när det började att avgöra hur dessa substanser bildades, och även försökt att etablera någon metod för att uppnå tillverka dem artificiellt.

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

Denna forskare hade också ansvaret för att mäta andra termer, såsom "isomer" eller "katalys"; även om det bör noteras att vid den tiden var konceptet av dessa uttryck helt annorlunda än vad de för närvarande betyder.

Efter några experiment för att erhålla syntetiska polymerer från transformationen av naturliga polymera arter blev studien av dessa föreningar mer relevant.

Syftet med dessa undersökningar var att uppnå optimering av de egenskaper som redan är kända för dessa polymerer och uppnåande av nya substanser som skulle kunna uppfylla specifika ändamål inom olika områden inom vetenskapen.

20th Century

När man observerade att gummit var lösligt i ett lösningsmedel av organisk natur och sedan uppvisade den resulterande lösningen några ovanliga egenskaper, blev forskarna störda och visste inte hur de skulle förklara dem.

Genom dessa observationer framgår att ämnen som detta uppvisar ett beteende som är väldigt annorlunda från de mindre molekylerna, som de kunde märka under studiet av gummit och dess egenskaper.

De noterade att den undersökta lösningen hade hög viskositet, en signifikant minskning av fryspunkten och ett osmotiskt tryck av liten storlek; av detta kunde man härleda att det fanns flera lösta ämnen med mycket hög molvikt, men forskarna vägrade att tro på denna möjlighet.

Dessa fenomen, som också uppenbarades i vissa ämnen som gelatin eller bomull, ledde tidens forskare att tro att denna typ av ämnen var sammansatta av små molekylenheter, såsom C5H8 eller C10H16, kopplad av intermolekylära krafter.

Även om denna felaktiga tanke var kvar i några år, var definitionen som fortsätter fram till nuvarande den som den tyska kemisten och vinnaren av Nobelpriset i kemi, Hermann Staudinger, beviljat..

21st century

Den nuvarande definitionen av dessa strukturer som makromolekylära ämnen kopplade med kovalenta bindningar myntade 1920 av Staudinger, som insisterade på att utarbeta och genomföra experiment tills man fann bevis på denna teori under de följande tio åren.

Utvecklingen av den så kallade "polymerkemin" började och sedan dess har den bara fångat intresse för forskare runt om i världen och räknas bland sidorna i sin historia som mycket viktiga forskare, bland annat utmärker Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear, bland annat, förutom de som tidigare nämnts.

För närvarande studeras polymera makromolekyler inom olika vetenskapliga områden, såsom polymervetenskap eller biofysik, där de resulterande ämnena av bindande monomerer genom kovalenta bindningar med olika metoder och syften undersöks..

Visst, från naturliga polymerer såsom polyisopren till de av syntetiskt ursprung, såsom polystyren, används de mycket ofta utan att det påverkar andra arter, såsom silikoner, som består av monomerer baserade på kisel..

Också består många av dessa föreningar av naturligt och syntetiskt ursprung av två eller flera olika klasser av monomerer, varvid dessa polymera species har fått namnet sampolymerer.

polymerisation

För att dyka in i problemet med polymerer måste vi börja med att prata om ursprunget för ordet polymer, som kommer från grekiska termer polys, vilket betyder "mycket"; och groupers, som hänvisar till "delar" av något.

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

Så de enheter som utgör polymererna är baserade på molekylära arter som har en relativ molekylmassa av liten storlek.

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

Därför kan polymerisation definieras som den kemiska reaktion som används i kombinationen av monomerer (en vardera) för, från dessa, för att producera de motsvarande polymererna.

På detta sätt utförs syntesen av polymerer genom två typer av huvudreaktioner: tillsatsreaktioner och kondensationsreaktioner, som kommer att beskrivas i detalj nedan.

Polymerisering genom tillsatsreaktioner

Denna typ av polymerisationer har deltagande av omättade molekyler som har dubbla eller tredubbla bindningar i deras struktur, speciellt de kolkarbon.

I dessa reaktioner genomgår monomererna kombinationer med varandra utan eliminering av någon av deras atomer, där de polymera species 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 reaktionens början, i vilken uppvärmning appliceras på en molekyl betraktad som en initiator (betecknad som R2) för att generera två radikala arter på följande sätt:

R2 → 2R ∙

När den placeras som ett exempel framställning av polyeten, kan nästa steg är spridningen, där de reaktiva radikal bildade adresserna en eten molekyl och en ny radikal arter bildas på följande sätt:

R ∙ + CH2= CH2 → R-CH2-CH2∙

Denna nya radikal kombineras därefter med en annan etylenmolekyl, och denna process fortsätter successivt tills kombinationen av två långkedjiga radikaler för att slutligen härröra polyetenen i reaktionen känd som avslutning..

Polymerisering genom kondensationsreaktioner

I fallet med polymerisering genom kondensationsreaktioner uppträder vanligen kombinationen av två olika monomerer, förutom den resulterande elimineringen av en liten molekyl, som vanligtvis är vatten..

På samma sätt har polymerer som framställts av dessa reaktioner ofta heteroatomer, såsom syre eller kväve, som utgör en del av deras huvudstruktur. Det händer också att den repetitiva enheten som representerar basen av dess kedja inte har totaliteten av atomer som befinner sig i monomeren till vilken den kan nedbrytas.

Å andra sidan finns metoder som har utvecklats nyligen, bland vilka plasmapolymerisationen utmärker sig, vars egenskaper inte överensstämmer helt med någon av de typer av polymerisation som förklaras ovan..

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

Kondensationspolymerisering används i stor utsträckning vid tillverkningen av många föreningar som vanligtvis är närvarande i det dagliga livet, såsom dacron (bättre känd som polyester) eller nylon.

Andra former av polymerisation

Förutom dessa metoder för syntes av artificiella polymerer finns också den biologiska syntesen, som definieras som det studerade området som hanterar undersökningen av biopolymerer, som är indelade i tre huvudkategorier: polynukleotider, polypeptider och polysackarider.

I levande organismer kan syntes utföras naturligt genom förfaranden som involverar närvaron av katalysatorer, såsom polymerasenzymet vid framställning av polymerer, såsom deoxiribonukleinsyra (DNA)..

I andra fall är de flesta enzymer som används vid biokemisk polymerisation proteiner, vilka är polymerer bildade med aminosyror och är väsentliga för de allra flesta biologiska processer.

Förutom de biopolymera ämnen som framställs genom dessa metoder, det finns andra mycket relevant kommersiellt, såsom vulkaniserat gummi framställs genom upphettning gummit i närvaro av naturligt förekommande svavel.

Så bland de tekniker som används för polymersyntes genom kemisk modifiering av polymerer av naturligt ursprung är ytbehandling, tvärbindning och oxidation.

Typer av polymerer

Typerna av polymerer kan klassificeras enligt olika egenskaper; Till exempel klassificeras de i termoplaster, termoelement eller elastomerer enligt deras fysiska reaktion på uppvärmning.

Dessutom kan de, beroende på typen av monomerer från vilka de bildas, vara homopolymerer eller sampolymerer.

På samma sätt kan de, beroende på den typ av polymerisering genom vilken de framställs, vara tillsats- eller kondensationspolymerer.

Även naturliga eller syntetiska polymerer kan erhållas beroende på ursprunget därav; Du är organisk eller oorganisk beroende på dess kemiska sammansättning.

egenskaper

- Dess mest anmärkningsvärda egenskap är den repetitiva identiteten av dess monomerer som grund för dess struktur.

- Dess elektriska egenskaper varierar beroende på dess syfte.

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

- Vissa polymerer uppvisar viktiga optiska egenskaper.

- Mikrostrukturen de har direkt påverkar deras andra egenskaper.

- De kemiska egenskaperna hos polymerer bestäms av de attraktiva typerna av interaktioner mellan de kedjor som bildar dem.

- Dess transportegenskaper är relaterade till hastigheten på den intermolekylära rörelsen.

- Beteendet hos dess aggregeringstillstånd är relaterat till dess morfologi.

Exempel på polymerer

Bland de stora polymererna som finns finns följande:

polystyren

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

polytetrafluoreten

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

Polyvinylklorid

Används vid produktion av kanaler för väggar, plattor, leksaker och rör, är denna polymer kommersiellt känd som PVC.

referenser

  1. Wikipedia. (N.D.). Polymer. Hämtad från en.wikipedia.or
  2. Chang, R. (2007). Kemi, nionde upplagan. Mexiko: McGraw-Hill.
  3. LibreTexts. (N.D.). Introduktion till polymerer. Hämtad från chem.libretexts.org
  4. Cowie, J.M. G. och Arrighi, V. (2007). Polymerer: Kemi och fysik av moderna material, tredje upplagan. Hämtad från books.google.co.ve
  5. Britannica, E. (s.f.). Polymer. Hämtad från britannica.com
  6. Morawetz, H. (2002). Polymerer: Origins och tillväxt av en vetenskap. Hämtad från books.google.co.ve