Jaka jest reakcja polimeryzacji? Reakcja polimeryzacji: Równanie i przykłady

Przez długi czas ludzie starali się uchwycić wszystkie niesamowite możliwości oferowane przez chemię. Jednak większość z bardzo ważnych z technicznego punktu widzenia reakcji po prostu nie mogła być wykonana ze względu na brak niezbędnego wyposażenia, po prostu jeszcze nie została zbudowana.

Czas płynął ludzki mózg wydał nowe rozwiązania tego problemu. Najbardziej niesamowite urządzenia, środki techniczne, które pozwoliły chemii wejść w nową erę, czas produktów wykonanych z materiałów polimerowych, które daje nam reakcja polimeryzacji. Przykłady takich przedmiotów są niezwykle liczne: od rur kanalizacyjnych po drobne artykuły gospodarstwa domowego (plastikowe torby, naczynia, zabawki, opakowania itp.).

Historia odnajdywania

Aż do XIX wieku nikt nie słyszał o takich interakcjach. Wynikało to z faktu, że same substancje, które mogły polimeryzować, były nieznane. Jednak w połowie tego wieku zostały otrzymane:

• kwas metakrylowy;
• izopren;
• chlorek winylu;
• styren i inne.

Stało się jasne, jakie właściwości mogą posiadać te związki. Pojawiły się pierwsze próby udowodnienia empirycznie, że którakolwiek z powyższych substancji w reakcji polimeryzacji wchodzi bardzo chętnie i tworzy się z tymi cennymi i niezwykłymi produktami.

Od tego czasu procesy te zaczęto realizować na dużą skalę, ale ich istota nadal nie była jasna. Naukowcom udało się rzucić nieco światła na zagadkę przebiegu reakcji polimeryzacji.

Wkład naukowców w rozwój wiedzy o polimerach

Wymieńmy największe nazwiska w historii badań nad polimerami.

1. K. Ziegler jest niemieckim chemikiem, który w ogromnym stopniu przyczynił się do rozwoju wiedzy na temat polimerów, związków metaloorganicznych, mechanizmów procesów reakcji. Został zwycięzcą najsłynniejszej nagrody w dziedzinie nauki.
2. G. Staudinger - niemiecki naukowiec, chemik. Wskazał na naturę wiązań chemicznych w polimerach, odkrył jedną z reakcji, nazwaną jego imieniem.
3. BV Byzov jest krajowym naukowcem. Jako pierwszy opracował technikę syntezy kauczuku z produktów ropopochodnych.
4. S. V. Lebiediew - rosyjski naukowiec, chemik-syntetyk. Pierwsza zorganizowana szkoła do badania związków organicznych. Pracując w zespole z moimi kolegami, opracowałem metodę otrzymywania gumy na skalę przemysłową.

Jaka jest reakcja polimeryzacji, na czym ona polega i jak jest przeprowadzana? Wszyscy ci wspaniali chemicy zbadali i szczegółowo to opisali. Od tego czasu, od XX wieku, syntezy związków polimerowych stały się powszechne i rozpoczęły nową erę rozwoju i rozwoju.

Reakcja polimeryzacji: pojęcie ogólne

Jeżeli podajemy ogólną charakterystykę tych interakcji, to przede wszystkim należy zauważyć zdolność nie wszystkich związków do wchodzenia w takie syntezy. W przypadku związków nieorganicznych reakcja polimeryzacji jest charakterystyczna dla następujących substancji:

• plastikowa siarka;
• czarny i czerwony fosfor;
• policumulin i carbin;
• polifosforany;
• selen i tellur o specjalnej strukturze łańcuchowej;
• kwas krzemowy i jego tlenek;
• wiele naturalnych sieciowych polimerów, które tworzą skorupę.

Same te związki są polimerowymi strukturami. Jeśli mówimy bezpośrednio o samych reakcjach, w wyniku których uzyskuje się produkty struktury polimerowej, tutaj substancjami wyjściowymi są te związki organiczne, w których strukturze występuje co najmniej jedno wiązanie wielokrotne. Bez względu na to, podwójne, potrójne lub dwa podwójne i tak dalej.

Tak więc substancja podatna na wielokrotne wiązanie wchodzi w reakcję polimeryzacji. Ta funkcja sprawia, że ​​połączenia szybko niszczą oryginalną strukturę i przekształcają się w zupełnie nowe kombinacje. Cząsteczki źródłowe od związki organiczne może być:

• alkeny;
• alkin;
• alkadiens;
• aldehydy;
• halowęglowodory z wiązaniem wielokrotnym;
• pochodne benzenu;
• ketony.

Każdego roku pojawiają się nowe odkrycia w tej dziedzinie, a reakcja polimeryzacji staje się możliwa między ogromną liczbą substancji.

Jakie są z natury takie interakcje? Proces redukuje się do zagęszczania cząsteczki i tworzenia wielu dodatkowych wiązań węglowych między cząstkami. Innymi słowy, reakcja polimeryzacji jest połączeniem prostszych jednostek początkowych, zwanych jednostkami monomerycznymi, w złożoną makrostrukturę - polimer.

Wszystkie powyższe organiczne i substancje nieorganiczne - to tylko monomery, które w wyniku interakcji pod wpływem pewnych warunków są przekształcane w polimer, duże i długie łańcuchy. Masa cząsteczkowa produkt może być naprawdę ogromny, osiągając kilkadziesiąt i setki tysięcy sztuk.

Z opisanych przykładów jest oczywiste, że na przykład reakcja polimeryzacji alkanów jest niemożliwa, ponieważ charakter tych węglowodorów nie zakłóca rozrywania wiązania i konsolidacji struktury.

Przykłady polimerów

Można zrozumieć, jak ważne i istotne są te interakcje w przyrodzie i życiu ludzkim, jeśli można podać przykłady produktów, które daje reakcja polimeryzacji. Należą do nich substancje takie jak:

• kwasy nukleinowe;
• wiewiórki;
• polisacharydy;
• kauczuki;
• guma;
• szkło;
• ceramika;
• włókna;
• tworzywa sztuczne i wiele innych.

Staje się jasne, dlaczego tak ważna jest reakcja polimeryzacji. Przykłady wyraźnie pokazują, że bez tego samo istnienie życia jest niemożliwe. A jeśli mówimy o komforcie, który otacza osobę, byłby pozbawiony wielu rzeczy bez materiałów polimerowych.

Klasyfikacja reakcji

Rozkład przedmiotowych reakcji na grupy może opierać się na różnych znakach. Zastanów się nad klasyfikacją niektórych z nich.

Z natury jednostek monomerowych reakcja polimeryzacji może mieć dwa typy:

1. Homopolimeryzacja, gdy te same początkowe jednostki, monomery, biorą udział w syntezie. W ten sposób powstaje polichlorek winylu, polietylen o różnych ciśnieniach, materiały polipropylenowe.
2. Kopolimeryzacja opiera się na zastosowaniu różnych struktur monomerycznych. Więc zsyntetyzuj niektóre rodzaje gumy, gumy.

Przez rodzaj początku reakcji, to jest od jej inicjacji, wyróżnia się:

• fotopolimeryzacja;
• termiczne;
• pod działaniem promieniowania.

Dla cech procesu technologicznego można wyróżnić reakcje stereoregularne, a także te, które zachodzą tylko pod wysokim ciśnieniem.

Mechanizm przepływu

Istota tego, co dzieje się podczas procesów konwersji monomerów w polimery jest dość skomplikowana. Spróbujemy opisać główne punkty i etapy.

1. Na początek, tworzenie wysoce reaktywnych cząstek - rodników. Ich powstawanie jest spowodowane przez specjalne katalizatory - inicjatory procesu (nadtlenek wodoru, organiczne wodoronadtlenki i tak dalej).
2. Następnie rodniki są wiązane w momencie przerwania podwójnego wiązania i zaczyna się wzrost całego makrochainy.
3. Ostatnim etapem jest przerwanie struktury w wyniku kompensacji wszystkich wartościowości pierwiastków w związkach. Często, aby kontrolować uzyskane produkty, obwód otwarty jest sztucznie wytwarzany. Dzięki temu możesz uzyskać dodatkowe substancje o niskiej masie cząsteczkowej, bardziej czysty polimer.

Dlatego reakcja polimeryzacji jest charakterystyczna dla związków o wielu wiązaniach.

Polimeryzacja nienasyconych węglowodorów

Te związki obejmują:

• alkeny - podwójne wiązanie;
• alkin - potrójne wiązanie;
• alkadiens - dwa podwójne;
• ich pochodne halogenowe.

W zależności od rodzaju produktu, który chcesz uzyskać, wybierz oryginalny monomer. Pierwszą i najbardziej udaną była synteza kauczuków i polietylenu. Współcześni ludzie wykorzystują opakowania jako pojemniki na śmieci, materiały opakowaniowe, folie do szklarni i na wielu innych obszarach. Jednak nie myślą nawet o tym, jak ta niesamowita substancja jest uzyskiwana i dlaczego może być tak różna. Okazuje się, że jest on oparty na reakcji polimeryzacji etylenu. Oznacza to, że początkowym monomerem jest alkenowy węglowodór składający się z dwóch atomów węgla. Jego empiryczny (molekularny) wzór to C2H4. To on wchodzi w proces homopolimeryzacji z wytworzeniem odpowiedniego produktu - polietylenu o różnej jakości.

Równanie reakcji wygląda następująco:

n (CH2 = CH2) → (-CH2-CH2-) _n , gdzie

n oznacza stopień polimeryzacji monomeru, wskazujący liczbę początkowych jednostek, a następnie ich liczbę w makrochainie.

W zależności od warunków reakcji można uzyskać temperaturę, katalizator, polietyleny o wysokim i niskim ciśnieniu. Dzięki swoim właściwościom będą bardzo różne.

Uzyskanie gumy

Po raz pierwszy w naszym kraju pojawił się tak ważny i cenny polimer jak guma, o którym mówi się w czasach sowieckich. Wtedy to S. V. Lebiediew wynalazł metodę, która stała się legendarna - produkcja syntetycznego izomeru kauczuku naturalnego na bazie izoprenu alkadienu. W tym samym czasie naukowiec znalazł sam surowiec w taki sposób, aby zsyntetyzować go z alkoholu etylowego pochodzącego z bazy roślinnej. W ten sposób rozwiązano problemy wysokich kosztów produkcji, stało się możliwe uzyskanie gumy w laboratorium.

Schematycznie reakcję można przedstawić jako: guma izoprenowo-izoprenowa. Inna nazwa izoprenu to 2-metylobutadien-1,3. Jedno z dwóch wiązań podwójnych bierze udział w tworzeniu gumowej makrocząsteczki.

Odbieranie gumy

Bardzo ważna jest reakcja polimeryzacji etylenu (izoprenu, chlorizoprenu). Jednak najważniejsza jest reakcja sieciowania polimeru kauczukowego z siarką w specjalny sposób. Proces ten nazywa się "wulkanizacją". Rezultatem jest kauczuk, który ma wielkie znaczenie gospodarcze i przemysłowe.

Polimeryzacja styrenu

Pochodne benzenu, takie jak na przykład styren, są również zdolne do polimeryzacji (w przeciwieństwie do ekstremalnych związków, które nie są do tego przystosowane). Tak więc reakcja polimeryzacji alkanów jest niemożliwa z powodu ich niskiej aktywności chemicznej i stabilności cząsteczki.

Natomiast styren ma wiele wiązań, dzięki czemu łatwo przekształca się w polistyren. Materiał ten jest używany do produkcji materiałów opakowaniowych, jednorazowych zastaw stołowych, zabawek, materiałów izolacyjnych i innych przedmiotów.