Det polymerer er de molekylære forbindelser, der er karakteriseret ved at have en høj molær masse (der spænder fra tusinder til millioner), og som består af et stort antal enheder, kaldet monomerer, der gentages.
Fordi de har karakteristikken ved at være store molekyler, kaldes disse arter makromolekyler, hvilket giver dem unikke kvaliteter, der er meget forskellige fra dem, der observeres i mindre, kun tilskrives denne type stoffer, såsom tilbøjeligheden til at forme glasstrukturer.
På samme måde, da de tilhører en meget talrig gruppe af molekyler, opstod behovet for at give dem en klassifikation, hvorfor de er opdelt i to typer: polymerer af naturlig oprindelse, såsom proteiner og nukleinsyrer; og de af syntetisk fremstilling, såsom nylon eller lucit (bedre kendt som plexiglas).
Forskere begyndte at undersøge videnskaben bag polymerer i 1920'erne, da de med nysgerrighed og forvirring observerede, hvordan stoffer som træ eller gummi opfører sig. Så tidens forskere dedikerede sig til at analysere disse forbindelser, der er så til stede i hverdagen.
Efter at have nået et vist niveau af forståelse om arten af disse arter var det muligt at forstå deres struktur og gå videre i skabelsen af makromolekyler, der kunne lette udviklingen og forbedringen af eksisterende materialer såvel som produktionen af nye materialer..
Ligeledes er det kendt, at adskillige signifikante polymerer indeholder nitrogen- eller iltatomer i deres struktur, bundet til carbonatomer, der udgør en del af molekylets hovedkæde..
Afhængigt af de vigtigste funktionelle grupper, der er en del af monomererne, får de deres navne; for eksempel, hvis monomeren dannes af en ester, dannes der en polyester.
Artikelindeks
Historien om polymerer bør tilnærmes startende med henvisninger til de første kendte polymerer..
På denne måde består visse materialer af naturlig oprindelse, der har været meget anvendt siden oldtiden (såsom cellulose eller læder) hovedsageligt af polymerer..
I modsætning til hvad man kunne tro var sammensætningen af polymerer ukendt indtil for et par århundreder siden, da det begyndte at bestemme, hvordan disse stoffer blev dannet, og de forsøgte endda at etablere en metode til opnåelse af kunstig fremstilling.
Første gang udtrykket "polymerer" blev brugt var i 1833 takket være den svenske kemiker Jöns Jacob Berzelius, der brugte det til at henvise til stoffer af organisk art, der har den samme empiriske formel, men som har forskellige molære masser..
Denne videnskabsmand var også ansvarlig for at opfinde andre udtryk, såsom "isomer" eller "katalyse"; skønt det skal bemærkes, at konceptet med disse udtryk på det tidspunkt var helt anderledes end hvad det betyder i dag.
Efter nogle eksperimenter for at opnå syntetiske polymerer fra transformation af naturlige polymere arter fik undersøgelsen af disse forbindelser større relevans.
Formålet med disse undersøgelser var at opnå optimering af de allerede kendte egenskaber ved disse polymerer og opnåelse af nye stoffer, der kunne opfylde specifikke formål inden for forskellige videnskabelige områder..
I betragtning af at gummiet var opløseligt i et opløsningsmiddel af organisk karakter, og den resulterende opløsning derefter udviste nogle usædvanlige egenskaber, var forskerne bekymrede og vidste ikke hvordan de skulle forklare dem.
Gennem disse observationer udledte de, at stoffer som denne udviser en meget forskellig opførsel fra mindre molekyler, som de kunne se, mens de studerede gummi og dets egenskaber..
De bemærkede, at den undersøgte opløsning havde høj viskositet, et signifikant fald i frysepunktet og et lille osmotisk tryk; Fra dette kunne man udlede, at der var flere opløste stoffer med meget høj molær masse, men lærde nægtede at tro på denne mulighed..
Disse fænomener, som også manifesterede sig i nogle stoffer såsom gelatine eller bomuld, fik tidens videnskabsmænd til at tro, at disse typer stoffer var sammensat af aggregater af små molekylære enheder, såsom C5H8 eller C10H16, bundet af intermolekylære kræfter.
Selvom denne forkerte tænkning forblev i nogle år, var den definition, der fortsætter den dag i dag, den, den blev givet af den tyske kemiker og vinder af Nobelprisen i kemi, Hermann Staudinger..
Den nuværende definition af disse strukturer som makromolekylære stoffer forbundet med kovalente bindinger blev opfundet i 1920 af Staudinger, der insisterede på at udtænke og gennemføre eksperimenter, indtil han fandt beviser for denne teori i løbet af de følgende ti år..
Udviklingen af den såkaldte "polymerkemi" begyndte, og siden da har det kun været at fange interessen for forskere over hele verden og tæller blandt siderne i dens historie meget vigtige forskere, blandt dem er Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear , blandt andre, ud over de tidligere navngivne.
På nuværende tidspunkt undersøges polymere makromolekyler i forskellige videnskabelige områder, såsom polymervidenskab eller biofysik, hvor stoffer, der er resultatet af bindende monomerer gennem kovalente bindinger med forskellige metoder og formål, undersøges..
Bestemt fra naturlige polymerer, såsom polyisopren, til dem af syntetisk oprindelse, såsom polystyren, anvendes de meget ofte uden at mindske vigtigheden af andre arter, såsom siliconer, der består af monomerer baseret på silicium..
Ligeledes består en stor del af disse forbindelser af naturlig og syntetisk oprindelse af to eller flere forskellige klasser af monomerer, disse polymere arter har fået navnet copolymerer.
For at dykke ned i emnet polymerer, skal vi starte med at tale om oprindelsen af ordet polymer, der kommer fra de græske udtryk polys, hvilket betyder "meget"; Y kun, der refererer til "dele" af noget.
Dette udtryk bruges til at betegne molekylære forbindelser, der har en struktur, der består af mange gentagne enheder, dette forårsager egenskaben af en høj relativ molekylvægt og andre iboende egenskaber ved disse.
Så de enheder, der udgør polymererne, er baseret på molekylarter, der har en relativ molekylvægt af lille størrelse..
I denne retning gælder udtrykket polymerisering kun for syntetiske polymerer, mere specifikt for de processer, der anvendes til opnåelse af denne type makromolekyler..
Derfor kan polymerisation defineres som den kemiske reaktion, der anvendes i kombinationen af monomerer (en ad gangen) for fra disse at producere de tilsvarende polymerer.
På denne måde udføres syntesen af polymerer gennem to hovedtyper af reaktioner: additionsreaktioner og kondensationsreaktioner, som vil blive beskrevet detaljeret nedenfor..
Denne type polymerisering har deltagelse af umættede molekyler, der har dobbelt eller tredobbelt binding i deres struktur, især dem af kulstof-kulstof..
I disse reaktioner undergår monomererne kombinationer med hinanden uden eliminering af nogen af deres atomer, hvor den polymere art, der er syntetiseret ved at bryde eller åbne ringen, kan opnås uden at generere eliminering af små molekyler..
Fra et kinetisk synspunkt kan denne polymerisation ses som en tretrinsreaktion: initiering, formering og afslutning..
For det første sker reaktionens initiering, hvor opvarmning påføres et molekyle, der betragtes som initiator (betegnet som Rto) for at generere to rodarter som følger:
Rto → 2R ∙
Hvis produktionen af polyethylen er givet som et eksempel, er det næste trin formering, hvor den dannede reaktive gruppe tackler et ethylenmolekyle, og en ny radikalart dannes som følger:
R ∙ + CHto= CHto → R-CHto-CHto∙
Denne nye gruppe kombineres efterfølgende med et andet ethylenmolekyle, og denne proces fortsætter successivt, indtil kombinationen af to langkædede radikaler til endelig stammer fra polyethylen i reaktionen kendt som afslutning..
I tilfælde af polymerisering gennem kondensationsreaktioner forekommer kombinationen af to forskellige monomerer generelt ud over den deraf følgende eliminering af et lille molekyle, som generelt er vand..
Tilsvarende har polymerer produceret ved disse reaktioner ofte heteroatomer, såsom ilt eller nitrogen, som en del af rygraden. Det sker også, at den gentagne enhed, der repræsenterer basen af dens kæde, ikke har alle atomer, der er i den monomer, som den kunne nedbrydes til..
På den anden side er der metoder, der er blevet udviklet for nylig, blandt hvilke plasmapolymerisation skiller sig ud, hvis egenskaber ikke stemmer perfekt overens med nogen af de typer polymerisering, der er forklaret ovenfor..
På denne måde kan polymerisationsreaktioner af syntetisk oprindelse, både reaktionssætninger og kondensering, forekomme i fravær eller med nærvær af en katalysatorart..
Kondensationspolymerisation anvendes i vid udstrækning til fremstilling af mange forbindelser, der ofte findes i dagligdagen, såsom dacron (bedre kendt som polyester) eller nylon..
Ud over disse kunstige polymersyntesemetoder er der også biologisk syntese, der er defineret som det undersøgelsesområde, der er ansvarlig for forskning i biopolymerer, der er opdelt i tre hovedkategorier: polynukleotider, polypeptider og polysaccharider..
I levende organismer kan syntese udføres naturligt gennem processer, der involverer tilstedeværelsen af katalysatorer såsom polymeraseenzymet i produktionen af polymerer såsom deoxyribonukleinsyre (DNA)..
I andre tilfælde er de fleste enzymer, der anvendes i biokemisk polymerisation, proteiner, som er polymerer baseret på aminosyrer og er essentielle i langt størstedelen af biologiske processer..
Ud over de biopolymeriske stoffer opnået ved disse fremgangsmåder er der andre af stor kommerciel relevans, såsom vulkaniseret gummi, der produceres ved opvarmning af gummi af naturlig oprindelse i nærvær af svovl..
Blandt de teknikker, der anvendes til polymersyntese gennem kemisk modifikation af polymerer af naturlig oprindelse, er således efterbehandling, tværbinding og oxidation..
Polymertyperne kan klassificeres efter forskellige karakteristika; for eksempel klassificeres de i termoplast, termohærdende eller elastomerer i henhold til deres fysiske reaktion på opvarmning.
Derudover kan de, afhængigt af typen af monomerer, hvorfra de dannes, være homopolymerer eller copolymerer.
Ifølge den type polymerisation, hvormed de produceres, kan de ligeledes være additions- eller kondensationspolymerer..
Ligeledes kan naturlige eller syntetiske polymerer opnås afhængigt af deres oprindelse; eller organisk eller uorganisk afhængigt af dets kemiske sammensætning.
- Dens mest bemærkelsesværdige karakteristik er den gentagne identitet af dens monomerer som grundlaget for dens struktur..
- Dens elektriske egenskaber varierer alt efter dets formål.
- De præsenterer mekaniske egenskaber såsom elasticitet eller trækstyrke, der definerer deres makroskopiske opførsel..
- Nogle polymerer udviser vigtige optiske egenskaber.
- Den mikrostruktur, de har, påvirker direkte deres andre egenskaber.
- Polymerers kemiske egenskaber bestemmes af attraktive interaktioner mellem kæderne, der danner dem..
- Dens transportegenskaber er relativt til hastigheden af intermolekylær bevægelse.
- Opførelsen af dets aggregeringstilstande er relateret til dens morfologi.
Blandt det store antal polymerer, der findes, er følgende:
Anvendes i beholdere af forskellige typer såvel som i containere, der bruges som varmeisolatorer (til afkøling af vand eller opbevaring af is) og endda i legetøj.
Bedre kendt som teflon, det bruges som en elektrisk isolator, også til fremstilling af ruller og til at belægge køkkenredskaber.
Brugt til produktion af vægkanaler, fliser, legetøj og rør, er denne polymer kommercielt kendt som PVC.
Endnu ingen kommentarer