Συνθετικές ιδιότητες πολυμερών, τύποι και παραδείγματα



Το συνθετικά πολυμερή είναι όλα αυτά που επεξεργάζεται το ανθρώπινο χέρι σε εργαστήρια ή σε βιομηχανικές κλίμακες. Δομικά, συνίστανται στην ένωση μικρών μονάδων, που ονομάζονται μονομερή, που συνδέονται μαζί για να σχηματίσουν αυτό που είναι γνωστό ως αλυσίδα πολυμερούς ή δίκτυο..

Η πολυμερής δομή του τύπου "σπαγγέτι" απεικονίζεται στο άνω κάτω τμήμα. Κάθε μαύρη κουκίδα αντιπροσωπεύει ένα μονομερές, συνδεδεμένο με ένα άλλο με ομοιοπολικό δεσμό. Η διαδοχή των σημείων οδηγεί στην ανάπτυξη των πολυμερικών αλυσίδων, των οποίων η ταυτότητα θα εξαρτάται από τη φύση του μονομερούς.

Επιπλέον, η μεγάλη πλειοψηφία των μονομερών της προέρχεται από πετρέλαιο. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω μιας σειράς διαδικασιών που συνίστανται στη μείωση του μεγέθους των υδρογονανθράκων και άλλων οργανικών ειδών ώστε να ληφθούν μικρά και συνθετικά ευπροσάρμοστα μόρια.

Ευρετήριο

  • 1 Ιδιότητες
  • 2 Τύποι
    • 2.1 Θερμοπλαστικά
    • 2.2 Θερμοσταθερή
    • 2.3 Ελαστομερή
    • 2.4 Ίνες
  • 3 Παραδείγματα
    • 3.1 Νάιλον
    • 3.2 Πολυανθρακικό
    • 3.3 Πολυστερίνη
    • 3.4 Πολυτετραφθοροαιθυλένιο
  • 4 Αναφορές

Ιδιότητες

Ακριβώς όπως οι πιθανές δομές των πολυμερών είναι διαφορετικές, έτσι και οι ιδιότητές τους. Αυτά πάνε χέρι χέρι με τη γραμμικότητα, τη διακλάδωση (απουσία στην εικόνα των αλυσίδων), τους δεσμούς και τα μοριακά βάρη των μονομερών.

Ωστόσο, αν και υπάρχουν δομικές μορφές που ορίζουν την ιδιότητα ενός πολυμερούς και συνεπώς του τύπου του, οι περισσότεροι έχουν κοινά κάποιες ιδιότητες και χαρακτηριστικά. Μερικά από αυτά είναι:

- Έχουν σχετικά χαμηλό κόστος παραγωγής, αλλά υψηλό κόστος ανακύκλωσης.

- Λόγω του μεγάλου όγκου που μπορεί να καταλάβει τις δομές τους, δεν είναι πολύ πυκνά υλικά και, επιπλέον, μηχανικά πολύ ανθεκτικά.

- Είναι χημικώς αδρανείς ή επαρκείς για να αντέχουν την επίθεση οξέος (HF) και βασικών ουσιών (NaOH).

- Απουσιάζουν ομάδες οδήγησης. Ως εκ τούτου, είναι κακοί αγωγοί ηλεκτρικής ενέργειας.

Τύποι

Τα πολυμερή μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με τα μονομερή τους, τον μηχανισμό πολυμερισμού τους και τις ιδιότητές τους.

Ένα ομοπολυμερές είναι ένα ομοπολυμερές που αποτελείται από μονομερείς μονάδες ενός μόνο τύπου:

100Α => Α-Α-Α-Α-Α-Α ...

Ενώ ένα συμπολυμερές είναι ένα συμπολυμερές που αποτελείται από δύο ή περισσότερες διαφορετικές μονάδες μονομερούς:

20Α + 20Β + 20C => Α-Β-Ο-Α-Β-Ο-Α-Β-Ο ...

Οι παραπάνω χημικές εξισώσεις αντιστοιχούν σε πολυμερή που συντίθενται μέσω προσθήκης. Σε αυτά, το δίκτυο της αλυσίδας ή του πολυμερούς αναπτύσσεται καθώς συνδέονται με αυτά τα περισσότερα μονομερή.

Αντίθετα, για τα πολυμερή μέσω συμπύκνωσης, η σύνδεση μονομερών συνοδεύεται από την απελευθέρωση ενός μικρού μορίου που «συμπυκνώνεται»:

Α + Α => Α-Α + σ

Α-Α + Α => Α-Α-Α + σ...

Σε πολλούς πολυμερισμούς σ = Η2Ή, όπως συμβαίνει με τις πολυφαινόλες που συντίθενται με φορμαλδεΰδη (HC2= Ο).

Σύμφωνα με τις ιδιότητές τους, τα συνθετικά πολυμερή μπορούν να ταξινομηθούν ως:

Θερμοπλαστικά

Είναι γραμμικά πολυμερή ή ελάχιστα διακλαδισμένα, των οποίων οι διαμοριακές αλληλεπιδράσεις μπορούν να ξεπεραστούν από την επίδραση της θερμοκρασίας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μαλάκισή του και τη χύτευση, και καθιστά ευκολότερη την ανακύκλωση.

Θερμοσταθερό

Σε αντίθεση με τα θερμοπλαστικά, θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή έχουν πολλές διακλαδώσεις στις πολυμερείς δομές τους. Αυτό τους επιτρέπει να αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες χωρίς παραμόρφωση ή τήξη, ως αποτέλεσμα των ισχυρών διαμοριακών αλληλεπιδράσεών τους.

Ελαστομερή

Είναι αυτά τα πολυμερή ικανά να υποστηρίζουν μια εξωτερική πίεση χωρίς να σπάσουν, να παραμορφωθούν αλλά στη συνέχεια να επιστρέψουν στην αρχική τους μορφή.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι πολυμερείς αλυσίδες τους είναι συνδεδεμένες, αλλά οι διαμοριακές αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους είναι αρκετά αδύναμες ώστε να παραδώσουν την πίεση.

Όταν συμβαίνει αυτό, το παραμορφωμένο υλικό τείνει να διατάξει τις αλυσίδες του σε μια κρυσταλλική διάταξη, "επιβραδύνοντας" την κίνηση που προκαλείται από την πίεση. Στη συνέχεια, όταν εξαφανιστεί, το πολυμερές επιστρέφει στην αρχική του άμορφη διάταξη.

Ίνες

Είναι πολυμερή χαμηλής ελαστικότητας και εκτατότητας χάρη στη συμμετρία των πολυμερικών αλυσίδων και τη μεγάλη συγγένεια μεταξύ τους. Αυτή η συνάφεια τους επιτρέπει να αλληλεπιδρούν έντονα, σχηματίζοντας μια γραμμική κρυσταλλική διάταξη ανθεκτική στη μηχανική εργασία.

Αυτός ο τύπος πολυμερών βρίσκει χρήση στην κατασκευή υφασμάτων όπως βαμβάκι, μετάξι, μαλλί, νάιλον, κλπ..

Παραδείγματα

Νάιλον

Το νάιλον είναι ένα τέλειο παράδειγμα πολυμερούς ινώδους τύπου, το οποίο βρίσκει πολλές χρήσεις στην κλωστοϋφαντουργία. Η αλυσίδα του πολυμερούς αποτελείται από ένα πολυαμίδιο με την ακόλουθη δομή:

Αυτή η αλυσίδα αντιστοιχεί στη δομή νάυλον 6,6. Αν μετρήσετε τα άτομα άνθρακα (γκρι) αρχίζοντας και τελειώνοντας με εκείνα που συνδέονται με την κόκκινη σφαίρα, υπάρχουν έξι.

Επίσης, υπάρχουν έξι άνθρακες που χωρίζουν τις μπλε σφαίρες. Από την άλλη πλευρά, οι μπλε και κόκκινες σφαίρες αντιστοιχούν στην ομάδα αμιδίου (C = ONH).

Αυτή η ομάδα είναι ικανή να αλληλεπιδρά με δεσμούς υδρογόνου με άλλες αλυσίδες, οι οποίες μπορούν επίσης να υιοθετήσουν μια κρυσταλλική διάταξη χάρη στις κανονικότητες και τις συμμετρίες τους.

Με άλλα λόγια, το νάιλον έχει όλες τις απαραίτητες ιδιότητες για να χαρακτηριστεί ως ίνα.

Πολυανθρακικό

Είναι ένα πλαστικό πολυμερές (κυρίως θερμοπλαστικό) διαφανές με το οποίο κατασκευάζονται παράθυρα, φακοί, οροφές, τοίχοι κλπ. Η επάνω εικόνα δείχνει ένα θερμοκήπιο κατασκευασμένο από πολυανθρακικό.

Πώς είναι η δομή του πολυμερούς και από πού προέρχεται το πολυανθρακικό όνομα; Στην περίπτωση αυτή δεν αναφέρεται αυστηρά στο ανιόν CO32-, αλλά σε αυτή την ομάδα που συμμετέχει σε ομοιοπολικούς δεσμούς εντός μιας μοριακής αλυσίδας:

Έτσι, το R μπορεί να είναι οποιοσδήποτε τύπος μορίου (κορεσμένο, ακόρεστο, αρωματικό, κλπ.), Με αποτέλεσμα μια ευρεία οικογένεια πολυανθρακικών πολυμερών.

Πολυστυρένιο

Είναι ένα από τα πιο κοινά πολυμερή της καθημερινής ζωής. Τα πλαστικά δοχεία, τα παιχνίδια, τα στοιχεία του υπολογιστή και της τηλεόρασης και η κεφαλή μανεκέν στην επάνω εικόνα (καθώς και άλλα αντικείμενα) είναι κατασκευασμένα από πολυστερίνη.

Η πολυμερής δομή του αποτελείται από την ένωση των στυρενίων, σχηματίζοντας μια αλυσίδα με υψηλό αρωματικό συστατικό (τους εξαγωνικούς δακτυλίους):

Το πολυστυρένιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση άλλων συμπολυμερών, όπως το SBS (Πολυ (στυρόλιο-βουταδιένιο-στυρένιο)), το οποίο χρησιμοποιείται σε εκείνες τις εφαρμογές που απαιτούν ανθεκτικό ελαστικό.

Πολυτετραφθοροαιθυλένιο

Επίσης γνωστό ως Teflon, είναι ένα πολυμερές που υπάρχει σε πολλά μαγειρικά σκεύη με αντι-προσκολλητική δράση (μαύρα τηγάνια). Αυτό επιτρέπει τηγάνισμα των τροφίμων χωρίς να χρειάζεται να προσθέσετε βούτυρο ή άλλο λίπος.

Η δομή του αποτελείται από μια πολυμερή αλυσίδα "επικαλυμμένη" από άτομα του F και στις δύο πλευρές. Αυτά τα F αλληλεπιδρούν πολύ ασθενικά με άλλα σωματίδια, όπως λιπαρά, εμποδίζοντας τους να κολλήσουν στην επιφάνεια του τηγανιού.

Αναφορές

  1. Charles E. Carraher Jr. (2018). Συνθετικά πολυμερή. Ανακτήθηκε στις 7 Μαΐου 2018, από: chemistryexplained.com
  2. Wikipedia. (2018). Κατάλογος συνθετικών πολυμερών. Ανακτήθηκε στις 7 Μαΐου 2018, από: en.wikipedia.org
  3. Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon. (2016). Φυσικά vs συνθετικά πολυμερή. Ανακτήθηκε στις 7 Μαΐου 2018, από: cmu.edu
  4. Πολυμερές Κέντρο Μάθησης Επιστημών. (2018). Συνθετικά πολυμερή. Ανακτήθηκε στις 7 Μαΐου 2018 από: pslc.ws
  5. Yassine Mrabet (29 Ιανουαρίου 2010). 3D νάυλον [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 7 Μαΐου 2018 από: commons.wikimedia.org
  6. Εκπαιδευτική πύλη. (2018). Ιδιότητες των πολυμερών. Ανακτήθηκε στις 7 Μαΐου 2018, από: portaleducativo.net
  7. Επιστημονικά κείμενα (23 Ιουνίου 2013). Συνθετικά πολυμερή Ανακτήθηκε στις 7 Μαΐου 2018, από: textoscientificos.com