Sejarah Polimer, Polimerisasi, Jenis, Hartanah dan Contoh



The polimer adalah sebatian molekul yang dicirikan oleh mempunyai massa molar yang tinggi (dari ribuan hingga berjuta-juta) dan terdiri daripada sebilangan besar unit, yang dipanggil monomer, yang diulang.

Kerana mereka mempunyai ciri-ciri menjadi molekul besar, spesies ini dipanggil makromolekul, yang memberi mereka sifat-sifat yang unik dan sangat berbeza daripada yang diperhatikan dalam yang lebih kecil, hanya disebabkan oleh jenis bahan seperti kecenderungan yang mereka miliki struktur kaca bentuk.

Dengan cara yang sama, kerana mereka tergolong dalam kumpulan molekul yang sangat besar, keperluannya timbul untuk memberi mereka klasifikasi, yang mana alasannya dibahagikan kepada dua jenis: polimer asal semulajadi, seperti protein dan asid nukleik; dan pembuatan sintetik, seperti nilon atau lucite (lebih dikenali sebagai Plexiglas).

Para ulama memulakan penyelidikan sains yang wujud di belakang polimer pada tahun 1920-an, ketika mereka mengamati dengan rasa ingin tahu dan kebingungan bagaimana beberapa bahan berperilaku seperti kayu atau getah. Kemudian, saintis pada masa itu menumpukan diri untuk menganalisis sebatian ini yang hadir dalam kehidupan seharian.

Dengan mencapai tahap pemahaman tertentu tentang jenis spesies ini, kita dapat memahami struktur dan kemajuan mereka dalam penciptaan makromolekul yang dapat memudahkan pembangunan dan peningkatan bahan-bahan yang sedia ada, serta penghasilan bahan-bahan baru.

Juga, diketahui bahawa banyak polimer penting mengandungi struktur nitrogen atau atom oksigen mereka, yang melekat pada atom karbon, membentuk sebahagian rantai utama molekul.

Bergantung kepada kumpulan berfungsi utama yang merupakan sebahagian daripada monomer, mereka akan dinamakan; Sebagai contoh, jika monomer dibentuk oleh ester, poliester berasal.

Indeks

  • 1 Sejarah polimer
    • 1.1 abad ke-19
    • 1.2 Abad ke-20
    • 1.3 Abad XXI
  • 2 Polimerisasi
    • 2.1 Polimerisasi dengan tindak balas tambahan
    • 2.2 Polimerisasi oleh tindak balas pemeluwapan
    • 2.3 Lain-lain bentuk pempolimeran
  • 3 Jenis polimer
  • 4 Hartanah
  • 5 Contoh polimer
    • 5.1 Polistirena
    • 5.2 Polytetrafluoroethylene
    • 5.3 Polyvinyl chloride
  • 6 Rujukan

Sejarah polimer

Sejarah polimer harus ditangani bermula dengan rujukan kepada polimer pertama yang mana yang diketahui.

Dengan cara ini, beberapa bahan asal semula jadi yang telah digunakan secara meluas sejak zaman purba (seperti selulosa atau kulit) kebanyakannya terdiri daripada polimer.

Abad ke-19

Bertentangan dengan apa yang orang fikirkan, komposisi polimer tidak diketahui untuk beberapa abad yang lalu, ketika mereka mula menentukan bagaimana bahan-bahan ini terbentuk, dan juga berusaha untuk menetapkan beberapa cara untuk mencapai pembuatan buatan.

Pertama kali istilah "polimer" digunakan adalah pada tahun 1833, berkat ahli kimia Sweden, Jöns Jacob Berzelius, yang menggunakannya merujuk kepada bahan-bahan organik yang mempunyai formula empirik yang sama tetapi mempunyai massa yang berbeza.

Saintis ini juga bertanggungjawab menggabungkan istilah lain, seperti "isomer" atau "pemangkinan"; walaupun perlu diperhatikan bahawa pada masa itu konsep ungkapan-ungkapan ini sama sekali berbeza dengan apa yang mereka maksudkan sekarang.

Selepas beberapa eksperimen untuk mendapatkan polimer sintetik dari transformasi spesis polimer semulajadi, kajian sebatian ini menjadi lebih relevan.

Tujuan penyiasatan ini adalah untuk mencapai pengoptimuman sifat-sifat yang sudah diketahui oleh polimer-polimer ini dan mendapatkan bahan-bahan baru yang dapat memenuhi tujuan-tujuan tertentu di berbagai bidang sains.

Abad ke-20

Apabila memerhatikan bahawa getah itu larut dalam pelarut organik dan kemudian larutan yang dihasilkan mempamerkan beberapa ciri yang luar biasa, para saintis terganggu dan tidak tahu bagaimana menjelaskannya.

Melalui pemerhatian ini menyimpulkan bahawa bahan-bahan seperti ini menunjukkan kelakuan yang sangat berbeza dari molekul-molekul yang lebih kecil, kerana mereka dapat melihat ketika mempelajari getah dan sifatnya.

Mereka menyatakan bahawa penyelesaian yang dikaji mempunyai kelikatan yang tinggi, penurunan ketara dalam titik pembekuan dan tekanan osmosis magnitud yang kecil; oleh itu dapat disimpulkan bahawa terdapat beberapa larutan jisim molar yang sangat tinggi, tetapi para ulama enggan mempercayai kemungkinan ini.

Fenomena ini, yang juga ditunjukkan dalam bahan-bahan tertentu seperti gelatin atau kapas, saintis yang diketuai pada masa itu berfikir bahawa jenis bahan ini terdiri daripada agregat unit molekul kecil, seperti C5H8 atau C10H16, dihubungkan oleh daya intermolecular.

Walaupun pemikiran yang salah ini kekal selama beberapa tahun, definisi yang berterusan hingga sekarang adalah yang diberikan oleh ahli kimia Jerman dan pemenang Hadiah Nobel dalam Kimia, Hermann Staudinger..

Abad ke-21

Takrif semasa struktur ini sebagai bahan makromolekul yang dikaitkan dengan ikatan kovalen dicipta pada tahun 1920 oleh Staudinger, yang menegaskan untuk mencipta dan menjalankan eksperimen sehingga mencari bukti teori ini dalam sepuluh tahun berikut.

Perkembangan "kimia polimer" yang dipanggil bermula dan sejak itu ia hanya menangkap minat para penyelidik di seluruh dunia, mengira di antara halaman-halaman sejarah para ilmuwan yang sangat penting, antara yang menonjolkan Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear, antara lain, sebagai tambahan kepada nama yang telah disebutkan sebelumnya.

Pada masa ini, makromolekul polimer dipelajari di kawasan saintifik yang berbeza, seperti sains polimer atau biofisika, di mana bahan-bahan yang terhasil daripada menghubungkan monomer melalui ikatan kovalen dengan kaedah dan tujuan yang berbeza disiasat..

Sudah tentu, dari polimer semulajadi seperti polyisoprene kepada asal-usul sintetik seperti polistirena, ia digunakan dengan kerap, tanpa mengganggu spesies lain seperti silikon, yang terdiri daripada monomer berdasarkan silikon..

Juga, banyak sebatian ini berasal dari semula jadi dan sintetik terdiri daripada dua atau lebih kelas monomer yang berlainan, spesies polimer ini telah diberi nama kopolimer.

Pempolimeran

Untuk menyelidiki masalah polimer, kita harus bermula dengan membicarakan asal usul polimer perkataan, yang berasal dari istilah Yunani polys, yang bermaksud "banyak"; dan semata-mata, yang merujuk kepada "bahagian" sesuatu.

Istilah ini digunakan untuk menunjuk sebatian molekul yang mempunyai struktur yang terdiri daripada banyak unit pengulangan, ini menyebabkan sifat jisim molekul relatif tinggi dan ciri-ciri intrinsik lain.

Jadi unit-unit yang membentuk polimer adalah berdasarkan spesies molekul yang mempunyai jisim molekul relatif magnitud kecil.

Dalam urutan ide ini, istilah pempolimeran hanya berlaku untuk polimer sintetik, lebih khusus kepada proses yang digunakan untuk mendapatkan jenis makromolekul ini.

Oleh itu, pempolimeran boleh ditakrifkan sebagai tindak balas kimia yang digunakan dalam gabungan monomer (satu demi satu) untuk menghasilkan polimer yang bersesuaian daripadanya.

Dengan cara ini, sintesis polimer dilakukan melalui dua jenis tindak balas utama: reaksi tambahan dan reaksi pemeluwapan, yang akan diterangkan secara terperinci di bawah.

Pempolimeran dengan tindak balas tambahan

Jenis pempolimeran ini mempunyai penyertaan molekul tak tepu yang mempunyai ikatan rangkap dua atau tiga dalam strukturnya, terutamanya karbon-karbon.

Dalam tindak balas ini, monomer menjalani kombinasi antara satu sama lain tanpa penghapusan mana-mana atom mereka, di mana spesis polimer yang disintesis dengan memecahkan atau membuka cincin boleh diperolehi tanpa menjana penghapusan molekul kecil.

Dari sudut pandang kinetik, pempolimeran ini boleh dilihat sebagai tindak balas tiga langkah: permulaan, penyebaran dan penamatan.

Pertama, permulaan tindak balas berlaku, di mana pemanasan digunakan untuk molekul yang dianggap sebagai pemula (dilabelkan sebagai R2) untuk menghasilkan dua spesies radikal dengan cara berikut:

R2 → 2R ∙

Sekiranya pengeluaran polietilena digunakan sebagai contoh, maka langkah selanjutnya adalah penyebaran, di mana radikal reaktif yang terbentuk menghampiri molekul etilena dan spesies radikal baru dibentuk seperti berikut:

R ∙ + CH2= CH2 → R-CH2-CH2∙

Radikal baru ini kemudiannya digabungkan dengan molekul etilena yang lain, dan proses ini terus berturut-turut sehingga gabungan dua radikal rantaian panjang akhirnya menghasilkan polietilena, dalam reaksi yang dikenali sebagai penamatan..

Polimerisasi oleh tindak balas pemeluwapan

Dalam kes pempolimeran oleh tindak balas pemeluwapan, gabungan dua monomer yang berbeza biasanya berlaku, sebagai tambahan kepada penghapusan molekul kecil, yang biasanya air..

Begitu juga, polimer yang dihasilkan oleh tindak balas ini sering mempunyai heteroatoms, seperti oksigen atau nitrogen, membentuk sebahagian struktur utama mereka. Ia juga berlaku bahawa unit berulang yang mewakili asas rantainya tidak mempunyai keseluruhan atom yang berada di monomer yang mana ia boleh dihina.

Sebaliknya terdapat kaedah-kaedah yang telah dibangunkan baru-baru ini, antaranya pempolimeran plasma yang menonjol, ciri-cirinya tidak sepadan dengan sempurna dengan mana-mana jenis pempolimeran yang dijelaskan di atas..

Dengan cara ini, tindak balas pempolimeran asal sintetik, kedua-dua penambahan dan pemeluwapan, boleh berlaku tanpa kehadiran atau kehadiran spesies pemangkin.

Pemeluwapan pempolimeran digunakan secara meluas dalam pembuatan banyak sebatian yang biasa di dalam kehidupan harian, seperti kehidupan Dacron (lebih dikenali sebagai poliester) atau nilon.

Bentuk polimerisasi lain

Selain kaedah ini sintesis polimer tiruan terdapat juga sintesis biologi, yang ditakrifkan sebagai kawasan kajian yang mengendalikan penyiasatan biopolimer, yang dibahagikan kepada tiga kategori utama: polynucleotides, polypeptides dan polisakarida.

Dalam organisma hidup boleh menjalankan sintesis secara semula jadi melalui proses yang melibatkan kehadiran pemangkin seperti enzim polimerase dalam pengeluaran polimer seperti asid deoksiribonukleik (DNA).

Dalam kes lain, sebahagian besar daripada enzim yang digunakan dalam pempolimeran jenis biokimia adalah protein, yang polimer dibentuk berdasarkan asid amino dan adalah penting dalam kebanyakan proses biologi.

Selain bahan-bahan biopolimer diperolehi dengan kaedah ini, terdapat secara komersial sangat relevan lain, seperti getah tervulkan dihasilkan dengan memanaskan getah di hadapan yang berlaku secara semulajadi sulfur.

Jadi, antara teknik yang digunakan untuk sintesis polimer melalui pengubahsuaian kimia polimer semula jadi adalah lelongan, silang dan pengoksidaan.

Jenis polimer

Jenis-jenis polimer boleh dikelaskan mengikut ciri-ciri yang berbeza; Sebagai contoh, mereka diklasifikasikan kepada termoplastik, thermoset atau elastomer mengikut tindak balas fizikal mereka terhadap pemanasan.

Di samping itu, bergantung kepada jenis monomer yang dibentuk, mereka boleh menjadi homopolimer atau kopolimer.

Dengan cara yang sama, mengikut jenis pempolimeran yang dihasilkan, mereka boleh menjadi tambahan atau polimer pemeluwapan.

Juga, polimer semulajadi atau sintetik boleh didapati bergantung pada asalnya; Anda organik atau bukan organik bergantung kepada komposisi kimianya.

Hartanah

- Ciri yang paling ketara ialah identiti berulang monomanya sebagai asas strukturnya.

- Sifat elektriknya berbeza-beza mengikut tujuannya.

- Mereka mempunyai sifat mekanik seperti keanjalan atau kekuatan tegangan, yang menentukan tingkah laku makroskopik mereka.

- Beberapa polimer mempamerkan sifat optikal penting.

- Struktur mikro yang mereka ada langsung memberi kesan kepada harta benda mereka yang lain.

- Ciri-ciri kimia polimer ditentukan oleh interaksi jenis menarik antara rantai yang membentuknya.

- Ciri-ciri pengangkutannya adalah berkaitan dengan kelajuan pergerakan intermolecular.

- Tingkah laku keadaan agregatnya berkaitan dengan morfologinya.

Contoh polimer

Antara jumlah polimer yang wujud adalah berikut:

Polistirena

Digunakan dalam bekas pelbagai jenis, serta dalam bekas yang digunakan sebagai penebat haba (untuk menyejukkan air atau menyimpan ais) dan juga dalam mainan.

Polytetrafluoroethylene

Lebih baik dikenali sebagai Teflon, ia digunakan sebagai penebat elektrik, juga dalam pembuatan gulungan dan untuk perkakas dapur salutan.

Polyvinyl chloride

Digunakan dalam pengeluaran saluran untuk dinding, jubin, mainan dan paip, polimer ini dikenali secara komersil sebagai PVC.

Rujukan

  1. Wikipedia. (s.f.). Polimer Diambil dari en.wikipedia.org
  2. Chang, R. (2007). Kimia, Edisi kesembilan. Mexico: McGraw-Hill.
  3. FreeTexts. (s.f.). Pengenalan kepada Polimer. Diperolehi daripada chem.libretexts.org
  4. Cowie, J. M. G., dan Arrighi, V. (2007). Polimer: Kimia dan Fizik Bahan Moden, Edisi Ketiga. Diperoleh dari books.google.com
  5. Britannica, E. (s.f.). Polimer Diperolehi daripada britannica.com
  6. Morawetz, H. (2002). Polimer: Asal-usul dan Pertumbuhan Sains. Diperoleh dari books.google.com