Finalizat: Gilev Maria
Polimerii sunt compuși cu conținut molecular ridicat, substanțe cu o masă moleculară mare (de la câteva mii la câteva milioane), ale căror molecule (macromolecule) constau dintr-un număr mare de grupuri repetate (unități monomere). Polimerii includ numeroși compuși naturali: proteine, acizi nucleici, celuloză, amidon, cauciuc și alte substanțe organice.
Chimia polimerilor a apărut în legătură cu crearea teoriei structurii chimice de AM Butlerov. AM Butlerov a studiat relația dintre structură și stabilitatea relativă a moleculelor care se manifestă în reacțiile de polimerizare. Dezvoltarea în continuare a științei polimerilor sa datorat în principal căutării intensive a căilor de sintetizare a cauciucului.
Prin origine, polimerii sunt împărțiți în biopolimeri naturali și sintetici. Produsele naturale se formează ca rezultat al activității vitale a plantelor și animalelor și sunt conținute în lemn, lână și piele. Acestea sunt celuloză, amidon, proteine, acizi nucleici, rășini naturale. Polimerii sintetici sunt polimerii fabricați de om, de exemplu, polietilenă și polipropilenă.
Atomii sau grupurile atomice pot fi localizate într-o macromolecule sub forma: unui lanț deschis (polimeri liniari, de exemplu, cauciuc natural); lanțuri cu ramificație (polimeri ramificați, de exemplu amilopectină) și structuri spațiale complexe. Polimerii, ale căror molecule constau în unități monomere identice, se numesc homopolimeri (de exemplu, celuloza). Lanțurile lantare și ramificate pot fi transformate în acțiune tridimensională a agenților chimici, a luminii și a radiațiilor, precum și prin vulcanizare.
Macromoleculele cu aceeași compoziție chimică pot fi construite din legături cu configurație spațială diferită. Dacă macromoleculele constau din aceiași stereoizomeri sau din diferiți stereoizomeri care se suprapun periodic, atunci acești polimeri se numesc stereoregulați.
Polimeri ale căror macromolecule conțin mai multe tipuri de unități de monomer sunt copolimeri denumiți. Copolimerii, în care unitățile de fiecare tip formează o secvență suficient de lungă continuă a succesivă din macromoleculă sunt denumiți copolimeri bloc. Unitățile interne (non-terminale) ale structurii chimice a macromoleculei poate fi atașată la una sau mai multe lanțuri de structuri diferite. Astfel de copolimeri sunt numiți altoiți.
Polimerii în care fiecare sau câteva stereoizomeri ai unei legături formează secvențe de repetiție continuă suficient de lungi sunt numite copolimeri stereobloc.
În funcție de compoziția lanțului principal, polimerii sunt împărțiți în lanțuri de homocaină, lanțurile principale ale cărora sunt construite din aceiași atomi și un heterociclu, lanțul principal al căruia conține atomi de elemente diferite. Dintre polimerii homocenici, cei mai obișnuiți sunt polimerii carbohidrați ai căror lanțuri principale constau numai din atomi de carbon, de exemplu polietilenă. Exemple de polimeri heterocaini sunt poliesterii, poliamidele, proteinele, unii polimeri organosiliciici. În cadrul acestor grupuri, polimerii sunt clasificați în clase în conformitate cu principiile adoptate în știința chimică.
Deci, dacă lanțurile principale sau laterale sunt compuse din metale, sulf, fosfor, siliciu etc., polimerii se referă la compuși organoelemente.
Un grup separat de polimeri se formează prin polimeri anorganici, de exemplu sulf din plastic, clorură de polifosfonitril.
Materialele polimerice sunt, de asemenea, împărțite în trei grupe: materiale plastice, cauciucuri și fibre chimice.
Proprietăți fizice și chimice. Reacții caracteristice.
Polimerii liniari au proprietăți fizico-mecanice și chimice specifice. Cea mai importantă dintre aceste proprietăți: abilitatea de a forma fibre și filme de înaltă rezistență, elasticitate, soluții cu viscozitate ridicată. Aceste proprietăți se datorează unei greutăți moleculare ridicate, structurii lanțului și, de asemenea, flexibilității macromoleculelor. Atunci când trec de la lanțuri liniare la structuri ramificate și cu plasă, aceste proprietăți slăbesc.
IUD liniar pot avea atât structură cristalină cât și amorfă (sticloasă). Condiția necesară pentru cristalizare - regularitate secțiuni suficient de lungi ale macromoleculei. Polimerii cristaline pot experimenta o varietate de structuri supramoleculare structuri supramoleculare în polimerii amorfi sunt mai puțin pronunțate decât în cristal.
Polimerii tridimensionali și tridimensionali sunt de obicei amorfe. Acestea pot fi în trei stări fizice: vitrioase, foarte elastice și vâscoase. Polimerii cu o temperatură de tranziție scăzută de la starea de sticlă la cea elastică sunt numiți elastomeri. cu materiale plastice ridicate. Când sunt încălzite, polimerii amorfe devin elastici, cum ar fi cauciucul, cauciucul și alți elastomeri. Sub acțiunea temperaturilor ridicate, a oxidanților, acizilor și a alcaliilor, polimerii se descompun, formând compuși gazoși, lichizi și solizi.
Polimerii pot intra în următoarele tipuri principale de reacții: formarea legăturilor chimice între macromolecule (așa-numita reticulare), de exemplu, în vulcanizarea cauciucurilor, tăbăcirea pielii; descompunerea macromoleculelor în fragmente separate, reacțiile grupurilor funcționale laterale ale polimerilor cu substanțe moleculare mici, care nu afectează lanțul principal (așa-numitele transformări polimer-analogice); reacțiile intramoleculare care apar între grupele funcționale ale unei singure macromolecule. Rata de reacție a macromoleculelor cu substanțe cu greutate moleculară mică depinde adesea de natura și locația legăturilor vecine în raport cu legătura de reacție. Același lucru este valabil și pentru reacțiile intramoleculare.
Unele proprietăți ale polimerilor, de exemplu solubilitatea, fluxul vâscos, stabilitatea, sunt foarte sensibile la acțiunea unor cantități mici de impurități sau aditivi care reacționează cu macromoleculele. Astfel, pentru a transforma un polimer liniar de la solubil la complet insolubil, este suficient să se formeze una sau două legături transversale pe o macromolecule.
În funcție de structura macromoleculelor, proprietățile polimerilor pot varia în limite foarte largi.
Polimerii naturali se formează în procesul biosintezei în celulele organismelor vii. Ele pot fi izolate de materiile prime vegetale și animale. Un număr mare de polimeri preparați pe bază de sinteză pe cei mai simpli compuși care apar în mod natural prin reacții de polimerizare, policondensare și transformări chimice. Polimerii de carbon cu catenă sunt în general sintetizați prin polimerizarea unui monomer care conține legături multiple carbon, sau monomeri conținând grupare carbociclică instabil (de exemplu, ciclopropan și derivații săi), polimeri heterochain obținuți prin polimerizare și policondensare de monomeri având comunicare carbon multiplu cu un alt element (de exemplu, C = O, C = N, N = C = 0) sau fragmente heterociclice fragile.
Schema de reacții de polimerizare și policondensare este prezentată în figura 1:
Fig.1 Reacții de formare a polimerilor: a) polimerizare, b) policondensare