פולימרים היסטוריה, פולימור, סוגי, מאפיינים ודוגמאות

ה פולימרים הם התרכובות המולקולריות המאופיינות במסה טוחנת גבוהה (הנעה בין אלפים למיליונים) והן מורכבות ממספר רב של יחידות, הנקראות מונומרים, החוזרות על עצמן.

על ידי בעל המאפיין של להיות מולקולות של ממדים גדולים, מינים אלה נקראים מקרומולקולות, אשר נותנת להם איכויות ייחודיות מאוד שונות מאלה שנצפו קטנים, יחיד המיוחס חומרים אלה, כגון נטייה צריך מבנה זכוכית מבנים.

באותו אופן, כיוון שהם שייכים לקבוצה גדולה מאוד של מולקולות, נוצר הצורך לתת להם סיווג, ולכן הם מחולקים לשני סוגים: פולימרים ממוצא טבעי, כגון חלבונים וחומצות גרעין; ואלה של ייצור סינתטי, כגון ניילון או lucite (הידועה יותר בשם Plexiglas).

החוקרים החלו בחקירת המדע שקיים מאחורי פולימרים בשנות העשרים, כאשר הם התבוננו בסקרנות ובתדהמה כיצד חומרים מסוימים מתנהגים כמו עץ ​​או גומי. לאחר מכן, המדענים של הזמן הקדישו את עצמם כדי לנתח את התרכובות האלה כל כך נוכח בחיי היומיום.

על ידי להגיע לרמה מסוימת של הבנה על טבעם של מינים אלה, אנו יכולים להבין את המבנה שלהם להתקדם ביצירת מקרומולקולות שיכולים להקל על פיתוח ושיפור של חומרים קיימים, כמו גם ייצור של חומרים חדשים.

כמו כן, ידוע כי פולימרים משמעותיים רבים מכילים במבנה שלהם חנקן או אטומי חמצן, המצורפת אטומי פחמן, המהווים חלק בשרשרת העיקרית של המולקולה.

בהתאם לקבוצות הפונקציונליות העיקריות שהם חלק מונומרים, הם ייקראו; לדוגמה, אם מונומר נוצר על ידי אסתר, פוליאסטר הוא מקורו.

אינדקס

• 1 היסטוריה של פולימרים
  • 1.1 המאה ה -19
  • 1.2 המאה ה -20
  • 1.3 המאה XXI
• 2 פילמור
  • 2.1 פילמור על ידי תגובות נוספות
  • 2.2 פילמור על ידי תגובות עיבוי
  • 2.3 צורות אחרות של פילמור
• סוגי פולימרים
• 4 מאפיינים
• 5 דוגמאות לפולימרים
  • 5.1 פוליסטירן
  • 5.2 Polytetrafluoroethylene
  • 5.3 פוליוויניל כלוריד
• 6 הפניות

היסטוריה של פולימרים

ההיסטוריה של פולימרים יש לטפל בהתייחסות עם הפניות הפולימרים הראשונים שבהם הוא מודע.

בדרך זו, חומרים מסוימים ממוצא טבעי, כי היו בשימוש נרחב מאז ימי קדם (כגון תאית או עור) הם בעיקר מורכב פולימרים.

המאה ה -19

בניגוד למה שנדמה לך, את ההרכב של פולימרים היה בגדר תעלומה לפענח עד כמה מאות שנים לפני, כשזה התחיל לקבוע כיצד חומרים אלה נוצרו, ואפילו ביקשו להקים שיטה כלשהי כדי להשיג ייצור אותם באופן מלאכותי.

בפעם הראשונה את המונח "הפולימר" השתמש היה ב 1833, הודות הכימאי השבדי ינס יאקוב ברצליוס, שנהג להתייחס לחומרי טבע אורגני בעל באותה נוסחא אמפירית אלא שיש המוני טוחנת שונה.

מדען זה היה גם אחראי על מטבעות אחרים, כגון "איזומר" או "קטליזה"; אם כי יש לציין כי באותו זמן המושג של ביטויים אלה היה שונה לחלוטין ממה שהם מתכוונים כיום.

לאחר כמה ניסויים כדי להשיג פולימרים סינתטיים מן הטרנספורמציה של מינים פולימריים טבעיים, המחקר של תרכובות אלה הפך רלוונטי יותר.

מטרת המחקר הנוכחי הייתה לייעל את המאפיינים הידועים כבר של פולימרים אלה ולקבל חומרים חדשים שיכולים למלא מטרות ספציפיות בתחומים שונים של המדע.

המאה ה -20

בציינה כי הגומי היה מסיס ממס טבע אורגני ואז הפתרון שהתקבל הציג כמה תכונות יוצאות דופן, מדענים ורגזו לא יודעים איך לתת הסבר.

באמצעות התצפיות הללו התברר כי חומרים כמו זה התערוכה התנהגות שונה מאוד מן מולקולות קטנות יותר, כפי שהם יכולים להבחין תוך כדי לימוד הגומי ואת המאפיינים שלו.

הם ציינו כי הפתרון שנחקר היה צמיגות גבוהה, ירידה משמעותית בנקודת הקיפאון ולחץ אוסמוטי בהיקף קטן; על ידי זה ניתן להסיק כי היו כמה מומסים של המסה טוחנת גבוהה מאוד, אבל החוקרים סירב להאמין באפשרות זו.

תופעות אלו, אשר התבטאו גם בחומרים מסוימים כגון ג'לטין או כותנה, הובילו מדענים של הזמן לחשוב כי זה סוג של חומרים היו מורכבת אגרגטים של יחידות מולקולריות קטנות, כגון C₅ח₈ או C₁₀ח₁₆, מקושרים על ידי כוחות intermolecular.

למרות חשיבה פגומה זו נשארה במשך כמה שנים, בהגדרה כי נמשכת היום שבו הוענקה כימאי גרמני חתן פרס נובל בכימיה, הרמן Staudinger.

המאה ה -21

ההגדרה הנוכחית של מבנים אלה כחומרים מקרומולקולריים המקושרים על ידי קשרים קוולנטיים נטבע בשנת 1920 על ידי סטודינגר, שהתעקש להמציא ולבצע ניסויים עד שימצא ראיות לתיאוריה זו בעשר השנים הבאות.

הפיתוח של "כימית הפולימר" כביכול החל ומאז כבר רק למשוך את האינטרס של חוקרים ברחבי העולם, לספור את הדפים של מדעני ההיסטוריה מאוד חשובים, ביניהם וליו נטה, קרל זיגלר, שארל גודייר, בין היתר, בנוסף לאלה ששמו בעבר.

נכון לעכשיו, מקרומולקולות פולימריות נלמדות שונה מדעי, כגון מדע פולימרים או ביופיזיקה שבו חומרים הנובעות מקשרים מונומרים דרך קשרים קוולנטיים עם שיטות ומטרות שונות נחקרים אזורים.

אין ספק פולימרים טבעיים כגון polyisoprene לאלו ממוצא סינטטי כגון פוליסטירן, הם משמשים לעתים קרובות, לא פחתו ל מינים אחרים כגון סיליקון, מורכב מונומרים מבוססים על סיליקון.

כמו כן, רבים של תרכובות אלה של מקור טבעי סינתטי מורכבים של שניים או יותר סוגים שונים של מונומרים, אלה מינים פולימריים ניתנו שם של קופולימרים.

פילמור

כדי להתעמק בסוגיית הפולימרים, עלינו להתחיל בדיבור על מקור המילה פולימר, שמקורו במונחים היווניים פוליס, שפירושו "הרבה"; ו רק, אשר מתייחס "חלקים" של משהו.

מונח זה משמש לייצוב תרכובות מולקולריות שיש להן מבנה המורכב מיחידות חוזרות רבות, הדבר גורם לנכס של מסת מולקולארית יחסית גבוהה ומאפיינים פנימיים אחרים של אלה.

לכן היחידות המרכיבות את הפולימרים מבוססות על מינים מולקולריים בעלי מסת מולקולארית יחסית קטנה.

ברוח זו, פילמור המונח חל רק פולימרים סינתטיים, ליתר דיוק את התהליכים המשמשים להשגת סוג זה של מקרומולקולות.

לכן, פילמור יכול להיות מוגדר כתגובה כימית בשימוש בשילוב של מונומרים (אחד בכל פעם) כדי לייצר את הפולימרים המתאימים מהם.

לפיכך, סינתזת הפולימר מתבצעת באמצעות שני סוגים עיקריים של תגובות: תגובת סיפוח ותגובות התעבות, שיתוארו בפירוט בהמשך.

פילמור על ידי תגובות נוספות

סוג זה של polymerizations יש את ההשתתפות של מולקולות לא רוויות כי יש קשרים כפולים או משולש במבנה שלהם, במיוחד אלה פחמן פחמן.

בתגובות אלה, מונומרים עוברים שילובים אחד עם השני ללא חיסול של כל האטומים שלהם, שבו מינים פולימריים מסונתז על ידי שבירת או פתיחת הטבעת ניתן להשיג מבלי לייצר חיסול של מולקולות קטנות.

מנקודת מבט קינטית, פילמור זה ניתן לראות כתגובה בשלושה צעדים: חניכה, ריבוי וסיום.

ראשית, ההתחלה של התגובה מתרחשת, שבו חימום מוחל על מולקולה נחשב היוזם (מסומן כ R₂) ליצור שני מינים רדיקליים באופן הבא:

R₂ → 2R ∙

אם הייצור של פוליאתילן משמש כדוגמה, ולאחר מכן השלב הבא הוא ריבוי, שבו נוצר הרדיקלי תגובתי מולקולת אתילן מינים רדיקליים חדשים נוצר כדלקמן:

R ∙ + CH₂= CH₂ → R-CH₂-CH₂∙

זה הרדיקלי החדש משולב לאחר מכן עם מולקולת אתילן אחרת, תהליך זה ממשיך ברציפות עד שילוב של שני רדיקלים שרשרת ארוכה סוף סוף שמקורם פוליאתילן, בתגובה המכונה סיום..

פילמור על ידי תגובות עיבוי

במקרה של פילמור על ידי תגובות עיבוי בדרך כלל זה קורה שילוב של שני מונומרים שונים, בנוסף לחיסול הסוגר של מולקולה קטנה, שהיא בדרך כלל מים.

באופן דומה, פולימרים המיוצרים על ידי תגובות אלה לעתים קרובות יש heteroatoms, כגון חמצן או חנקן, המהווים חלק המבנה העיקרי שלהם. זה קורה גם כי היחידה החוזרת על עצמה המייצגת את הבסיס של הרשת שלה אינו בעל מכלול של אטומים כי מונומר אשר ניתן היה מושפל.

מצד שני, יש שיטות שפותחו לאחרונה, ביניהם פילמור פלזמה בולט, אשר המאפיינים אינם מסכימים באופן מושלם עם כל סוגי פילמור הסביר לעיל..

בדרך זו, תגובות פילמור של מקור סינתטי, הן תוספת ועיבוי, יכול להתרחש בהיעדר או בנוכחות של זרז מינים.

פילמור עיבוי נעשה שימוש נרחב בייצור של תרכובות רבות הנפוצות כיום בחיי היומיום, כגון dacron (הידועה יותר בשם פוליאסטר) או ניילון.

צורות אחרות של פילמור

בנוסף לשיטות אלה של סינתזה של פולימרים מלאכותיים יש גם סינתזה ביולוגית, אשר מוגדר כאזור המחקר כי הוא אחראי על החקירה של biopolymers, אשר מחולקים לשלוש קטגוריות עיקריות: polynucleotides, פוליפפטידים סוכרים.

באורגניזמים חיים, סינתזה יכולה להתבצע באופן טבעי, באמצעות תהליכים המערבים את נוכחותם של זרזים כגון אנזים פולימראז בייצור של פולימרים כגון חומצה deoxyribonucleic (DNA)..

במקרים אחרים, רוב האנזימים המשמשים בפילמור ביוכימי הם חלבונים, שהם פולימרים שנוצרו בחומצות אמינו והם חיוניים ברובם הגדול של תהליכים ביולוגיים.

בנוסף חומרים biopolymer המתקבל על ידי שיטות אלה, ישנם אחרים בעלי רלוונטיות מסחרית גדולה, כגון גומי מגופר כי מיוצר באמצעות חימום של גומי ממוצא טבעי בנוכחות גופרית.

לכן, בין הטכניקות המשמשות סינתזה פולימר באמצעות שינוי כימי של פולימרים ממוצא טבעי הם הגמר, חוצה קישור וחמצון.

סוגי פולימרים

סוגי פולימרים ניתן לסווג לפי מאפיינים שונים; לדוגמה, הם מסווגים לתוך thermoplastics, thermosets או אלסטומרים על פי התגובה הפיזית שלהם להתחממות.

בנוסף, בהתאם לסוג של מונומרים שמהם הם נוצרו, הם יכולים להיות homopolymers או קופולימרים.

באותו אופן, על פי סוג של פילמור שבו הם מיוצרים, הם יכולים להיות תוספת או פולימרים עיבוי.

כמו כן, פולימרים טבעיים או סינתטיים ניתן לקבל בהתאם למקורם; U אורגני או אנאורגני בהתאם להרכב הכימי שלה.

מאפיינים

- התכונה הבולטת ביותר שלו היא הזהות החוזרת של המונומרים שלה כבסיס למבנה שלה.

- תכונות החשמל שלה משתנות בהתאם למטרה שלה.

- יש להם תכונות מכניות כגון גמישות או חוזק מתיחה, אשר מגדירים את ההתנהגות המקרוסקופית שלהם.

- כמה פולימרים התערוכה תכונות אופטיים חשובים.

- מיקרו הם בעלי השפעה ישירה על תכונות אחרות שלהם.

- המאפיינים הכימיים של פולימרים נקבעים על ידי אינטראקציות סוג אטרקטיבי בין השרשראות המרכיבות אותם.

- תכונות התחבורה שלה קשורות למהירות intermolecular.

- ההתנהגות של מצבי הצבירה שלו קשורה למורפולוגיה שלה.

דוגמאות של פולימרים

בין מספרם הרב של הפולימרים הקיימים:

פוליסטירן

משמש במיכלים מסוגים שונים, כמו גם במיכלים המשמשים מבודדים תרמי (כדי לקרר מים או קרח החנות) ואפילו צעצועים.

פוליטטרפלוראתילן

יותר טוב המכונה טפלון, הוא משמש כמבודד חשמל, גם בייצור לחמניות עבור כלי מטבח ציפוי.

כלוריד פוליוויניל

משמש לייצור של ערוצים עבור הקירות, אריחים, צעצועים וצינורות, פולימר זה ידוע בשם PVC.

הפניות

1. ויקיפדיה. (s.f.). פולימר מתוך en.wikipedia.or
2. Chang, R. (2007). כימיה, מהדורה תשיעית. מקסיקו: מקגרו-היל.
3. LibreTexts. (s.f.). מבוא לפולימרים. מאוחזר מ chem.libretexts.org
4. Cowie, J. M. G., ו Arrighi, V. (2007). פולימרים: כימיה ופיסיקה של חומרים מודרניים, מהדורה שלישית. מאוחזר מ- books.google.co.il
5. בריטניקה, א '(s.f.). פולימר מקור: britannica.com
6. Morawetz, H. (2002). פולימרים: מקורות וצמיחה של מדע. מאוחזר מ- books.google.co.il