Що таке полімери і мономери?
Одним з найважливіших напрямків в органічній хімії є вивчення і створення полімерних матеріалів, з яких сьогодні виготовляється безліч виробів побутового та промислового призначення.
Це складна тема, але розібратися в ній хоча б в загальних рисах необхідно, щоб краще розуміти властивості і особливості різних видів полімерів.
Що таке мономери?
У органічній хімії мономерами прийнято називати атоми, групи атомів або невеликі молекули, які здатні утворювати стійкі полімерні ланцюжки.
Слово утворено від двох грецьких: “моно” – один, одиничний, і “мерос” – частина.
Найчастіше в якості мономерів виступають органічні речовини:
- Етилен; Ацетилен; Алкени і т. д.
Як приклад натуральних мономерів можна згадати амінокислоти, які, полімеризуючись, утворюють складні білкові молекули. Нуклеотиди, які знаходяться в клітинному ядрі, утворюють надзвичайно важливі природні полімери – нуклеїнові кислоти РНК і ДНК.
Але переважна більшість полімерів, що використовуються сучасною промисловістю, отримані ж шляхом органічного синтезу на хімічних підприємствах з:
- Акриламіду; Акрилової кислоти; Етилену; Ацетилену; Вінілу хлориду і ін.
Що таке полімери?
Слово “полімер” отримано з грецьких слів “полі” – багато і “мерос” – частина. Це хімічна речовина, переважно органічна, молекула якої складається з великої кількості однакових молекулярних відрізків-мономерів.
Полімери часто називають високомолекулярними сполуками (ВМС), так як їх молекулярна вага надзвичайно висока і досягає сотень тисяч і навіть мільйонів одиниць.
Полімери утворюються в результаті хімічних реакцій поліконденсації і полімеризації.
Існує три типи формування полімерних молекул:
- Лінійний, коли мономерні відрізки з’єднані один з одним у вигляді довгого ланцюга двома зв’язками; Сітчастий, коли макромолекула утворює сітчасту структуру, а кожен мономер пов’язаний з іншими за допомогою трьох або чотирьох зв’язків; Розгалужений, який поєднує в одній молекулі двовалентні (з двома зв’язками) і трьох-чотиривалентні мономери.
Лінійні і розгалужені полімери можуть утворювати еластичні плівки і анізотропні волокна, тоді як сітчасті полімери відрізняються:
- Високою міцністю; Твердістю; Досить високою термостійкістю.
Але сильне нагрівання, до температури плавлення, руйнує сітчасту структуру, після чого вона не відновлюється.
Якщо ж нагрівати лінійний або розгалужений полімер, то він перетворюється в пластичну масу, а після застигання відновлює свої властивості, тому вони придатні для багаторазового використання.
Отримання полімерів хімічним шляхом
Полімери утворюються з окремих мономерів в ході процесів поліконденсації або полімеризації. Поліконденсація можлива для мономерів, які складаються з двох або декількох атомних груп. У макромолекулі полімеру, як правило, елементарна ланка відрізняється за складом від вихідного мономера.
В ході реакції деякі атоми губляться і з них утворюється, крім полімеру, інша речовина.
Яскравим прикладом служить поліконденсація капрону з амінокапронової кислоти, що протікає з виділенням молекул води з “втрачених” атомів водню і гідроксильної групи.
В процесі полімеризації поодинокі мономери з’єднуються в молекулу полімеру цілком, без втрати атомів. При цьому кратні зв’язки в молекулах мономера перетворюються в одинарні, а валентні електрони других зв’язків служать для встановлення зв’язків між молекулами мономерів. Саме так з етилену утворюється поліетилен.
Природні і синтетичні полімери
Деякі види полімерів утворюються природним шляхом. Прикладами натуральних полімерів можуть служити таким поширені речовини, як:
- Целюлоза; Крохмаль; Волокна вовни, шовку або бавовни; Натуральний каучук; Всі види білкових з’єднань.
Більшість видів полімерів отримують штучним шляхом в ході полімерного синтезу з дешевих і доступних видів органічної сировини:
- Кам’яного вугілля; Природного газу; Різних фракцій нафти і т. д.
Це різноманітні:
- Пластмаси; Синтетичні волокна; Спінені матеріали; Синтетичний каучук і т. д.
Більшість синтетичних полімерів по міцності, хімічній стійкості, водонепроникності і ряду інших важливих властивостей істотно перевершують натуральні матеріали.
Крім того, у виробництві полімери набагато дешевше природних матеріалів, тому їх широко використовують у всіх сферах промисловості і Побуту.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)