Tabla de Contenidos
En polymer er et makromolekyl, det vil si et molekyl som består av hundrevis eller tusenvis av atomer, som er dannet fra den påfølgende foreningen av det samme lille molekylet. Begrepet «polymer» kommer fra sammensetningen av det greske prefikset poli , som betyr «mye», med suffikset mer , som betyr «del». Ordet ble laget av den svenske kjemikeren Jons Jacob Berzelius i 1833.
Utviklingen av polymerer
Naturlige polymerer har blitt brukt i uminnelige tider, men muligheten til å syntetisere polymerer er en nylig utvikling. Det første materialet utviklet fra en polymer var nitrocellulose . Prosessen ble utviklet i 1862 av den britiske kjemikeren Alexander Parkes: han kombinerte den naturlige cellulosen med salpetersyre og et løsemiddel, og med en påfølgende behandling med kamfer produsert celluloid , en polymer mye brukt i filmindustrien. Oppløsning av nitrocellulose i eter og alkohol produserer kollosjon ; denne polymeren ble brukt som en kirurgisk bandasje.
Vulkaniseringen av gummi var en annen milepæl i utviklingen av polymerer. Den tyske kjemikeren Friedrich Ludersdorf og den amerikanske oppfinneren Nathaniel Hayward fant at tilsetning av svovel til naturgummi forbedret egenskapene betydelig. Prosessen med å vulkanisere gummi ved å tilsette svovel og påføre varme ble beskrevet av den britiske ingeniøren Thomas Hancock i 1843 og den amerikanske kjemikeren Charles Goodyear i 1844.
I 1926 forklarte Hermann Staudinger den kjemiske strukturen til disse materialene og foreslo strukturen til polystyren og polyoksymetylen , som fortsatt er gyldig i dag. Modellen hans fastslo at lange kjeder av atomer dannet av den repeterende foreningen gjennom kovalente bindinger av et lite molekyl ble generert. Hermann Staudinger ble tildelt Nobelprisen i kjemi i 1953 for sitt arbeid.
Hvordan dannes polymerer?
Dannelsen av en polymer, det vil si polymerisasjon, er en kjemisk reaksjon der to bindinger genereres i et lite molekyl, vanligvis kovalente bindinger, der andre enheter av samme molekyl er sammenføyd. Denne prosessen gjentas et stort antall ganger og danner en lang kjede av atomer. Molekylet som utgjør polymeren kalles en monomer .
La oss se på et eksempel: polyetylen, en mye brukt plast som er den enkleste polymeren.
Monomeren av polyetylen er etylen, et enkelt organisk molekyl som har to karbonatomer koblet med en dobbeltbinding sammen med to hydrogenatomer festet til hvert karbonatom, som vist i figuren ovenfor. Karbonbindingene er kovalente. Hvis dobbeltbindingen brytes, har hvert av karbonatomene en kovalent binding tilgjengelig for å koble sammen andre atomer som utgjør den strukturelle enheten, som vist i følgende figur.
Den gjentatte foreningen av denne strukturelle enheten genererer et langt lineært molekyl, uten forgreninger: polyetylen (se følgende figur).
Et annet eksempel er å skaffe polystyren, en polymer med flere bruksområder. Monomeren av polystyren er styren, et molekyl som har en benzenring festet til to karbonatomer med en dobbeltbinding. Som i tilfellet med polyetylen, genererer bruddet av dobbeltbindingen den strukturelle enheten som ved gjentatt sammenføyning utgjør en lang kjede som danner polystyren (se følgende figur).
polymerer
I naturen er det mange materialer og molekyler generert av levende vesener som er polymerer. Proteiner, nukleinsyrer, DNA, polysakkarider som cellulose, er eksempler på naturlige polymerer. Som vi allerede har sett, er andre polymerer som nitrocellulose og vulkanisert gummi kunstige polymerer oppnådd fra naturlige polymerer. Og kunstige polymerer oppnås i laboratorier og industrielt gjennom kjemiske reaksjoner; polyvinylklorid (PVC), polyetylen, polystyren, neopren og nylon er noen eksempler på det store spekteret av menneskeskapte polymerer som brukes i en lang rekke bruksområder.
Menneskeskapte polymerer er gruppert i to kategorier: termoplastiske polymerer og termoherdende polymerer . Polymerer kan oppnås gjennom en kjemisk reaksjon eller fra en blanding av faste stoffer eller fra en løsning der polymerisering induseres med varme eller ved å påføre gammastråling, i en reaksjon som er irreversibel.
- Når reaksjonen er fullført, har termoherdende polymerer en tendens til å være stive og brytes ned eller dekomponeres uten å bli mykne når de varmes opp over en viss temperatur. Epoksyharpikser, polyester, akrylharpikser og polyuretan er varmeherdende polymerer, akkurat som bakelitt, kevlar og vulkanisert gummi.
- Termoplastiske polymerer, i motsetning til herdeplast, er fleksible og mykner og smelter over en viss temperatur, noe som gjør at de kan støpes. Noen eksempler på termoplastiske polymerer er nylon, teflon, polyetylen og polypropylen.
En av bruksområdene til kunstige polymerer er fremstilling av fibre som stoffer er laget av. Disse polymerene må ha høy elastisitet for å tillate deres håndtering i produksjonsprosessene og i deres endelige bruk, og lav strekkbarhet for å opprettholde deres dimensjoner. En annen anvendelse av polymerene er i lim; I dette tilfellet må polymerisering skje når produktet påføres, for eksempel gjennom en kjemisk reaksjon med vanndamp i luften eller på delene der limet påføres, slik tilfellet er med cyanoakrylater som brukes i husholdnings-, industri- og sårlukkingsapplikasjoner . Elastomerer er en annen utbredt anvendelse av polymerer; Dette er materialer som deformeres når en kraft påføres.
Belegg, maling, deler og komponenter som utgjør mekanismer og strukturer, ulike konstruksjonsmaterialer, elektriske og termiske isolatorer, er noen av det enorme utvalget av polymerapplikasjoner.
Kilder
JR Wunsch. Polystyren-syntese, produksjon og anvendelser . iSmithers Rapra Publishing, 2020.
Donald V. Rosato, Marlene G. Rosato, Nick R. Schott Håndbok for plastteknologi. produksjon, kompositter, verktøy, hjelpemidler . Momentum Press, 2012.
Polymer: Beskrivelse, eksempler og typer . Encyclopedia Britannica , 2020.
William B. Jensen Opprinnelsen til polymerkonseptet . Journal of Chemical Education 85 (5): 624, 2008.
