Czym jest polimer? Definicja, charakterystyka, rodzaje i klasyfikacje

Poniższy artykuł spróbuje odpowiedzieć na pytanie, czym jest polimer. Tutaj przyjrzymy się definicji podobnego terminu, osobliwości powiązań występujących w cząsteczkach, edukacji, danych historycznych i wielu innych.

Wprowadzenie

Czym jest polimer? Jest to substancja o nieorganicznej lub organicznej naturze i utworzona poprzez wiązania chemiczne, które powodują i nadają im amorficzną lub krystaliczną postać. Polimer powstaje przez połączenie dużej liczby prostych jednostek monomerowych, a powstałą strukturę nazywa się makrocząsteczką. Rodzaj wiązania może być: koordynacyjną lub chemiczną. Pojęcie polimeru jest ściśle związane z tworzywami sztucznymi.

Wiązanie molekularne

Odpowiadając na pytanie, czym jest polimer, ważne jest, aby wiedzieć, w jaki sposób łączą się cząsteczki w takiej substancji. W przypadku, gdy makrocząsteczki są łączone za pomocą słabej siły van der Waalsa, są one określane jako termoplasty. Jeśli wiązanie, z którym są połączone ma charakter chemiczny, wówczas jest to reaktoplast.

Istnieją liniowe formy polimerów (celuloza) i rozgałęzione (amylopektyny). Ten ostatni ma złożoną trójwymiarową strukturę. Struktura polimeru determinuje obecność jednostki monomerowej. Jest to fragment łańcucha, który powtarza się regularnie i składa się z kilku atomów.

Edukacja

Polimer (polimer) - substancja powstająca w wielu różnych zjawiskach reakcje polimeryzacji i polikondensacja. Ta grupa związków zawiera wiele naturalnych składników żywności, spośród których możemy wyróżnić: białka (białko), węglowodany polisacharydowe, nauczanie, wiele kwasów nukleinowych itp. Pomimo faktu, że głównie substancje organiczne, związki nieorganiczne mają również ogromną liczbę podobnych składników. formacje chemiczne. Wiele z nich otrzymuje się za pomocą sztucznej syntezy.

Specyfika

Substancje uwzględnione w tym artykule mają wiele cech, które powodują wielką potrzebę ich wykorzystania przez ludzi.
Cechy właściwości mechanicznych obejmują ich elastyczność, małą kruchość szklistej i krystalicznej serii polimerów, a także zdolność, z jaką makrocząsteczki są zorientowane w związku, poprzez aktywność kierunkowych pól mechanicznych.

Roztwory polimerowe mają wysoki wskaźnik lepkości przy niskich stężeniach. Może rozpuścić się po przejściu fazy obrzęku.
Główną właściwością tego typu substancji chemicznych jest ich zdolność do szybkiej zmiany zestawu ich właściwości fizycznych i mechanicznych pod wpływem małej ilości odczynników. Cząsteczki charakteryzują się dużą elastycznością.

Widoki

Klasyfikacja polimerów jest określana według kilku parametrów.

Rozpatrywanie ich z punktu widzenia chemii umożliwia izolację nieorganiczną i organiczną, a także organoelementalną. Te ostatnie obejmują substancje zawierające nieorganiczne zestawy typu rodnikowego w łańcuchu. W tym miejscu prześledzono zdolność polimerów do tworzenia wzajemnych zależności pomiędzy substancjami o różnym charakterze. Przykładem jest związek krzemoorganiczny otrzymany w sztuczny sposób. Nieorganiczne typy polimerów rezygnują z węgla w powtarzających się jednostkach, ale mogą zawierać je w bocznych podstawnikach.

Zgodnie z formą rozróżnia się kilka podstawowych typów związków: liniowy, siatkowy, grzebieniowy, płaski, rozgałęziony, czasem w kształcie gwiazdy (zawarty w grupie rozgałęzionej) i inne.

Inne typy polimerów można rozróżnić przez określenie ich polarności, której wartość można znaleźć obliczając liczbę dipoli. Co to jest?

Dipol jest cząsteczką o rozproszonej formie rozkładu ładunków "+" i "-". Niepolarne ogniwo wzajemnie kompensuje moment dipolowy wiązania między atomami. Polimery, które charakteryzują się znacznym stopniem polarności, należą do grupy hydrofilowej. Substancja amfifilowa jest związkiem monomerycznym, który ma zarówno jednostki niepolarne, jak i polarne.

Reakcje polimerów na ogrzewanie umożliwiają rozróżnienie między nimi termoutwardzalnych i termoplastycznych. Pierwszymi są substancje, które miękną podczas ogrzewania i twardnieją w niskich temperaturach. Proces jest odwracalny. Termoutwardzalne polimery pod wpływem wysokich temperatur nie są przywracane, a reakcja jest uważana za nieodwracalną.

Proces rozwoju

Czym jest polimer? To pytanie pochodzi od starożytności. Jednak w tej formie sformułowano stosunkowo niedawno. Człowiek stosował takie substancje od czasów starożytnych. Jedwab, materiały bawełniane, skóra, wełna i wiele innych były używane przez naszych przodków do tworzenia elementów odzieży, jako związków wiążących, podczas różnych zabiegów itd. Sformułowanie pytania zmieniło się wraz z biegiem ewolucji człowieka, ale miało ono zawsze charakter ogólny.
W zakładach przemysłowych polimery łańcuchowe zaczęto produkować na początku XX wieku. Od momentu powstania przemysłu do ich produkcji, ścieżki powstawania związków podzielono na dwie gałęzie. Pierwsza zajmowała się przetwarzaniem polimerów, form organicznych i naturalnych. Z ich pomocą powstały sztuczne gatunki. Proces syntezy z reguły odbywa się przy udziale szeregu związków o niskiej masie cząsteczkowej.

Obecnie jedną z najbardziej zakrojonych na szeroką skalę produkcji na dużą skalę jest pulpa. Proces nie został natychmiast dostosowany. Pierwszym materiałem, który uzyskano przy użyciu fizycznej modyfikacji celulozy, jest celuloidowy polimer. Jednak jego pierwsze odkrycie nastąpiło przed XX wiekiem - w połowie XIX wieku. Posiadanie patentu na żywicę bakelitową, która została stworzona przez Leo Bakeland, nadało impetu początkowi szybkiego rozwoju sektorów przemysłowych, w których wytwarzano polimery. Stało się to w 1906 roku. Wspomniana żywica jest produktem procesu kondensacji formaldehydu w połączeniu z fenolem. Można było zaobserwować transformację podczas ogrzewania, a w wyniku tego zjawiska powstały trójwymiarowe związki. Od ponad dekady żywica ta została wykorzystana podczas produkcji obudowy dla różnych mechanizmów, takich jak bateria, telewizor, gniazda itp.

Wkład Henry'ego Forda

Produkcja polimerów wynika w dużej mierze z wysiłków G. Forda. Przed wybuchem I wojny światowej aktywnie rozwijał przemysł motoryzacyjny. Początkowo używał naturalnych kauczuków, a następnie zaczął je sztucznie syntetyzować. Produkcja tego ostatniego została energicznie zbadana i opanowana w latach 1937-1939. Głównymi krajami, które zainwestowały w to dużo czasu, pieniędzy i innych środków, są ZSRR, Anglia, Stany Zjednoczone i Niemcy. W tym samym czasie opanowano polistyren i polichlorek winylu, które doskonale izolowały przewody elektryczne. Odkrycie polimetylometakrylanu umożliwiło produkcję samolotów na dużą skalę w latach wojny.

Po zakończeniu wojny zaczęto wznawiać syntezę tkanin i włókien poliamidowych. Ich produkcja zaczęła się rozwijać jeszcze przed drugim konfliktem między krajami. W latach pięćdziesiątych XX wieku opracowano metody produkcji włókien poliestrowych, a także opanowano produkcję materiałów takich jak lavsan i politereftalan etylenu. Substancje polipropylenowe (sztucznie otrzymana wełna) to kolejny żywy przykład zastosowania włókien otrzymanych w trakcie reakcji polikondensacji i polimeryzacji.

Ognioodporna struktura

Polymer - co to jest? Biorąc pod uwagę to pytanie, wspomnieliśmy o ich zdolności do reagowania na obróbkę cieplną.

Dążąc do tego, ważne jest, aby wiedzieć, że wiele polimerów jest łatwopalnych. Takie substancje łatwo zapalają się. Jednak jest to niedopuszczalne w większości przypadków podczas ich wytwarzania i działania. Aby zapobiec prawdopodobieństwu takiego zdarzenia, do polimeru dodaje się specjalną serię dodatków.

Istnieje pojęcie fluorowcowanych polimerów, które tworzą się poprzez włączenie do reakcji kondensacji innego zestawu monomerów typu chlorowanego lub bromowanego. Takie związki mają wysoką ogniotrwałość, ale ich wadą jest to, że gdy są wystawiane na działanie wysokich temperatur, zaczynają tworzyć gazy, powodując procesy korozji. Ma to negatywny wpływ na znajdujące się w pobliżu urządzenia elektryczne.

Metody operacyjne

Dokonując przeglądu polimerów i tworzyw sztucznych, można stwierdzić, że charakteryzują się one ogólną obecnością cech jakościowych. Oba związki są wykorzystywane w różnych gałęziach ludzkiej działalności, na przykład w produkcji maszyn, do celów rolniczych, w medycynie, w produkcji statków powietrznych, w przemyśle stoczniowym itp. Warunki codzienne człowieka nie mogą obejść się bez tych substancji. Ze względu na związki o dużej masie cząsteczkowej możliwe jest wytwarzanie różnych włókien, gumy i w rzeczywistości tworzyw sztucznych. Nie zapominamy również, że nasze ciało funkcjonuje dzięki obecności w nim dużej liczby polimerów, które nie tylko budują narządy i tkanki, ale również służą do wydobywania zasobów energetycznych, na przykład ATP lub NADP, powstających podczas biologicznego utleniania i trawienia.

Badania polimerów

Definicja polimerów została sformułowana ponad 150 lat temu. Jednak nauka, która je bada, uzyskała niepodległość dopiero przed rozpoczęciem II wojny światowej, która rozpoczęła się w 1939 roku. Bardziej rozwinięty w latach pięćdziesiątych XX wieku, a następnie szczegółowo zbadany. W tym czasie określono rolę polimerów, ich związek z rozwojem natury technologicznej, wpływ na obiekty biologiczne, itp. Dziedzina nauki, która bada takie związki, jest ściśle powiązana z różnymi gałęziami chemii, fizyki i biologii.