Polimerii sintetici: proprietăți, tipuri și exemple
Polimerii sintetici sunt toți cei realizați de mâna umană în laboratoare sau în scale industriale. Din punct de vedere structural, ele constau în unirea unor unități mici, numite monomeri, care sunt legate de formarea unui lanț sau a unei rețele de polimeri.
Structura polimerică a tipului "spaghete" este ilustrată în partea superioară inferioară. Fiecare punct negru reprezintă un monomer, legat de altul printr-o legătură covalentă. Succesiunea de puncte duce la creșterea lanțurilor de polimeri, a căror identitate va depinde de natura monomerului.
În plus, marea majoritate a monomerilor săi sunt derivați din petrol. Acest lucru se realizează printr-o serie de procese care constau în reducerea mărimii hidrocarburilor și a altor specii organice pentru a obține molecule mici și sintetic versatile.
proprietăţi
Așa cum structurile posibile ale polimerilor sunt diverse, la fel și proprietățile lor. Acestea merg mână în mână cu liniaritatea, ramificația (absentă în imaginea lanțurilor), legăturile și greutățile moleculare ale monomerilor.
Totuși, deși există modele structurale care definesc proprietatea unui polimer și, prin urmare, tipul acestuia, cele mai multe au în comun unele proprietăți și caracteristici. Unele dintre acestea sunt:
- au costuri de producție relativ scăzute, dar costuri ridicate de reciclare.
- Datorită volumului mare care le poate ocupa structurile, acestea nu sunt materiale foarte dense și, în plus, mecanic foarte rezistente.
- Sunt inerți din punct de vedere chimic sau suficient pentru a rezista atacului acidului (HF) și al substanțelor de bază (NaOH).
- lipsa benzilor de conducere; prin urmare, ei sunt conducătorii răi de energie electrică.
tip
Polimerii pot fi clasificați în funcție de monomerii lor, de mecanismul lor de polimerizare și de proprietățile lor.
Un homopolimer este unul care constă din unități monomere de un singur tip:
100A => AAAAAAA ...
În timp ce un copolimer este unul care este compus din două sau mai multe unități monomere diferite:
20A + 20B + 20C => ABCABCABC ...
Ecuațiile chimice de mai sus corespund polimerilor sintetizați prin adăugare. În acestea, rețeaua de lanțuri sau polimeri crește, deoarece acestea sunt legate de acești monomeri.
În schimb, pentru polimeri prin condensare, legarea monomerului este însoțită de eliberarea unei molecule mici care "condensează":
A + A => AA + p
AA + A => AAA + p ...
În multe polimerizări p = H20, ca și în cazul polifenolilor sintetizați cu formaldehidă (HC2 = O).
Conform proprietăților lor, polimerii sintetici pot fi clasificați ca:
termoplast
Ele sunt polimeri liniari sau puțin ramificați, ale căror interacțiuni intermoleculare pot fi depășite de efectul temperaturii. Aceasta determină înmuierea și turnarea acestora și le face mai ușor să recicleze.
termostabil
Spre deosebire de termoplastice, polimerii termosetați au multe ramificații în structurile lor polimerice. Acest lucru le permite să reziste la temperaturi ridicate fără deformare sau topire, ca rezultat al interacțiunilor lor intermoleculare puternice.
elastomeri
Aceștia sunt acei polimeri capabili să reziste unei presiuni externe fără a se rupe, deforma, dar apoi se întorc la forma lor originală.
Acest lucru se datorează faptului că lanțurile lor polimerice sunt conectate, dar interacțiunile intermoleculare dintre ele sunt suficient de slabe pentru a da presiune.
Când se întâmplă acest lucru, materialul distorsionat tinde să ordone lanțurile sale într-un aranjament cristalin, "încetinind" mișcarea cauzată de presiune. Apoi, când dispare, polimerul revine la aranjamentul său original.
fibre
Acestea sunt polimeri cu elasticitate scăzută și extensibilitate grație simetriei lanțurilor de polimeri și a afinității mari dintre ele. Această afinitate le permite să interacționeze puternic, formând un aranjament cristalin liniar, rezistent la munca mecanică.
Acest tip de polimeri se folosește la fabricarea țesăturilor cum ar fi bumbac, mătase, lână, nailon etc.
Exemple
nailon
Nylon este un exemplu perfect de polimer de tip fibros, care găsește multe utilizări în industria textilă. Lantul său polimer constă dintr-o poliamidă cu următoarea structură:
Acest lanț corespunde structurii de nylon 6, 6. Dacă numărați atomii de carbon (gri) care încep și se termină cu cei legați de sfera roșie, există șase.
De asemenea, există șase atomi de carbon care separă sferele albastre. Pe de altă parte, sferele albastre și roșii corespund grupului amidic (C = ONH).
Acest grup este capabil să interacționeze prin intermediul punților de hidrogen cu alte lanțuri, care pot adopta și o aranjament cristalin datorită regularităților și simetriei lor.
Cu alte cuvinte, nailonul are toate proprietățile necesare pentru a fi clasificat ca fibră.
policarbonat
Este un polimer din plastic (în principal termoplastic) transparent, cu care se realizează ferestre, lentile, tavane, pereți etc. Imaginea superioară prezintă o seră realizată cu policarbonați.
Cum este structura polimerului și de unde vin numele policarbonatului? În acest caz, nu se referă strict la anionul CO 2, ci la acest grup care participă la legături covalente într-un lanț molecular:
Astfel, R poate fi orice tip de moleculă (saturată, nesaturată, aromatică etc.), rezultând o familie extinsă de polimeri de policarbonat.
polistiren
Este unul dintre cei mai obișnuiți polimeri ai vieții de zi cu zi. Paharele din plastic, jucăriile, elementele de calculator și TV și capul manechinului din imaginea superioară (precum și alte obiecte) sunt realizate din polistiren.
Structura sa polimerică constă în unirea n stirenelor, formând un lanț cu o componentă aromatică ridicată (inele hexagonale):
Polistirenul poate fi utilizat pentru a sintetiza alți copolimeri, cum ar fi SBS (poli (stiren-butadien-stiren)), care este utilizat în acele aplicații care necesită un cauciuc rezistent.
politetrafluoretilenă
De asemenea, cunoscut sub numele de Teflon, este un polimer prezent în multe ustensile de bucătărie cu acțiune anti-aderență (tăvile negre). Acest lucru permite prăjirea produselor alimentare fără a fi nevoie să se adauge unt sau alte grăsimi.
Structura sa constă dintr-un lanț de polimeri "acoperit" de atomi de F pe ambele părți. Aceste F interacționează foarte slab cu alte particule, cum ar fi cele grase, împiedicându-le să adere la suprafața tigaiei.
