СИНТЕТИЧНИ ПОЛИМЕРИ: СВОЙСТВА, ВИДОВЕ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2026

На синтетични полимери са тези, произведени от човешка ръка в лабораторията или промишлени мащаби. В структурно отношение те се състоят от обединение на малки единици, наречени мономери, които свързват, за да образуват това, което е известно като полимерна верига или мрежа.

Долната горна илюстрира полимерната структура от типа „спагети“. Всяка черна точка представлява мономер, свързан с друг чрез ковалентна връзка. Последователността на точките води до растеж на полимерните вериги, чиято идентичност ще зависи от естеството на мономера.

Освен това по-голямата част от нейните мономери са получени от петрол. Това се постига чрез серия от процеси, които се състоят в намаляване на размера на въглеводородите и други органични видове за получаване на малки и синтетично многостранни молекули.

Имоти

Както разнообразните структури на полимерите са разнообразни, така и техните свойства. Те вървят ръка за ръка с линейността, разклоняването (липсва във верижния образ), връзките и молекулните тегла на мономерите.

Въпреки факта, че съществуват структурни модели, които определят свойството на полимера - и следователно неговия тип - повечето имат някои общи свойства и характеристики. Някои от тях са:

- Те имат сравнително ниски производствени разходи, но високи разходи за рециклиране.

- Поради големия обем, който техните структури могат да заемат, те не са много плътни материали и в допълнение механично много устойчиви.

- Те са химически инертни или достатъчни, за да устоят на атаката на киселинни (HF) и основни (NaOH) вещества.

- Липса на ленти за проводимост; следователно те са лоши проводници на електричество.

Видове

Полимерите могат да бъдат класифицирани въз основа на техните мономери, техния механизъм на полимеризация и техните свойства.

Хомополимер е този, който се състои от мономерни единици от един тип:

100A => AAAAAAA…

Докато съполимер е този, който се състои от две или повече различни мономерни единици:

20A + 20B + 20C => ABCABCABC…

Горните химични уравнения съответстват на полимери, синтезирани чрез добавяне. При тях полимерната верига или мрежа нараства, тъй като повече мономери се свързват с нея.

От друга страна, за полимери чрез кондензация свързването на мономера се придружава от освобождаването на малка молекула, която "кондензира":

A + A => AA + p

AA + A => AAA + p…

В много полимеризации р = H ₂ O, както се случва с полифеноли синтезирани с формалдехид (HC ₂ = О).

Според техните свойства синтетичните полимери могат да бъдат класифицирани като:

термопласт

Те са линейни или леко разклонени полимери, чиито междумолекулни взаимодействия могат да бъдат преодолени чрез ефекта на температурата. Това води до тяхното омекване и формоване и ги улеснява при рециклирането.

топлоустойчив

За разлика от термопластиците, термореактивните полимери имат много клонове в своите полимерни структури. Това им позволява да издържат на високи температури, без да се деформират или топят, поради силните си междумолекулни взаимодействия.

Еластомери

Те са онези полимери, способни да издържат на външен натиск, без да се счупят, деформират, но след това да върнат първоначалната си форма.

Това е така, защото техните полимерни вериги са свързани, но междумолекулните взаимодействия между тях са достатъчно слаби, за да отстъпят под налягане.

Когато това се случи, изкривеният материал има тенденция да подрежда веригите си в кристално разположение, "забавяйки" движението, причинено от натиск. След това, когато това изчезне, полимерът се връща към първоначалното си аморфно разположение.

влакна

Те са полимери с ниска еластичност и разтегливост благодарение на симетрията на техните полимерни вериги и големия афинитет между тях. Този афинитет им позволява да си взаимодействат силно, образувайки линейна кристална конструкция, устойчива на механична работа.

Този вид полимер намира приложение при производството на тъкани като памук, коприна, вълна, найлон и др.

Примери

найлон

Найлонът е перфектен пример за влакнест полимер, който намира много приложения в текстилната промишленост. Полимерната му верига се състои от полиамид със следната структура:

Тази верига съответства на структурата на найлон 6,6. Ако преброите въглеродните атоми (сиви), започващи и завършващи с тези, прикрепени към червената сфера, има шест.

По същия начин има шест въглерода, които разделят сините сфери. От друга страна, синята и червената сфера съответстват на амидната група (C = ONH).

Тази група е способна да взаимодейства чрез водородни връзки с други вериги, които също могат да възприемат кристална подредба благодарение на своите закономерности и симетрия.

С други думи, найлонът има всички свойства, необходими, за да се квалифицира като влакно.

поликарбонат

Това е прозрачен пластмасов полимер (главно термопластичен), с който се правят прозорци, лещи, тавани, стени и др. Изображението по-горе показва оранжерия, направена от поликарбонати.

Как е неговата полимерна структура и откъде идва името поликарбонат? В този случай тя не се отнася строго до аниона CO ₃ ^2-, а до тази група, участваща в ковалентни връзки в молекулна верига:

По този начин, R може да бъде всеки тип молекула (наситена, ненаситена, ароматна и т.н.), което води до широко семейство от поликарбонатни полимери.

Стиропорът

Той е един от най-разпространените полимери в ежедневието. Пластмасовите чаши, играчки, компютърни и телевизионни предмети и манекенската глава на изображението по-горе (както и други предмети) са изработени от полистирол.

Полимерната му структура се състои от съединението на n стирени, образуващи верига с високо ароматен компонент (шестоъгълните пръстени):

Полистиролът може да се използва за синтезиране на други съполимери, като SBS (Poly (стирен-бутадиен-стирен)), който се използва в онези приложения, които изискват устойчив каучук.

Политетрафлуоретиленът

Известен още като тефлон, той е полимер, присъстващ в много кухненски съдове с незалепващо действие (черни тигани). Това позволява да се пържи храната, без да е необходимо да се добавя масло или друга мазнина.

Структурата му се състои от полимерна верига, "покрита" от F атоми от двете страни. Тези F взаимодействат много слабо с други частици, като мазни, като не им позволяват да се придържат към повърхността на тигана.

Препратки

1. Чарлз Е. Караер-младши (2018). Синтетични полимери. Произведено на 7 май 2018 г. от: chemistryexplained.com
2. Wikipedia. (2018). Списък на синтетични полимери. Произведено на 7 май 2018 г. от: en.wikipedia.org
3. Университета Карнеги Мелън. (2016 г.). Натурални срещу синтетични полимери. Произведено на 7 май 2018 г. от: cmu.edu
4. Център за научно обучение по полимери. (2018). Синтетични полимери. Произведено на 7 май 2018 г. от: pslc.ws
5. Ясин Мрабет. (29 януари 2010 г.). Найлон 3D., Произведено на 07 май 2018 г. от: commons.wikimedia.org
6. Образователен портал. (2018). Свойства на полимерите. Произведено на 7 май 2018 г. от: portaleducativo.net
7. Научни текстове. (23 юни 2013 г.). Синтетични полимери. Произведено на 7 май 2018 г. от: текстови научни статии