Полимеризация е името на химичния процес, който води до образуването на макромолекули (големи молекули), наречени полимери, чрез комбинацията от по-малки молекули, мономерите.
реакцията на полимеризация той е много разпространен в природата, както можем да видим във въглехидратите (като нишестето) и протеините (като казеина в млякото). Също така се среща синтетично, тъй като по-голямата част от полимерите, използвани от хората в ежедневния им живот, са направени изкуствено.
Първият полимер, произведен от полимеризация синтетичен е бакелитът през 1909 г. от белгийския химик Лео Хендрик Бекеланд.
Като цяло, за един мономер да се комбинира с друг (независимо дали са еднакви или различни) в реакция на полимеризация, необходимо е съществуването на свободна валентност (да се осъществи химическа връзка) и в двата мономера.
Тези валентности възникват в резултат на разрушаването на връзките чрез използването на катализатори (като никел), външни условия като светлина и топлина, или от явлението резонанс в структурата (изместване на електрони).
При образуването на полипропилен (PP полимер), например, използван в домакински прибори и играчки, пи връзка (π) във всяка молекула се разгражда, както следва:
Разрушаване на пи връзката в пропилена
По този начин всеки пропиленов мономер може да се свърже с два други пропиленови мономера и да образува полимера РР или полипропилен (префиксът поли показва няколко мономерни единици). Най-честият начин за представяне на полимер е мономерът между скоби и отвън буквата n, която показва няколко мономера, както можем да видим в случая на PP полимера:
Представяне на PP полимер
реакцията на полимеризация може да се направи по различни начини, както ще видим по-долу:
а) Реакция на присъединителна полимеризация
В това полимеризация, винаги има прекъсване на pi връзката в мономера, което причинява появата на две свободни валентности в структурата, както при образуването на полиетилен, полимер, широко използван във фармацевтичните опаковки.
Структурна формула на полимер с добавяне на полиетилен
В полимеризация от полиетилен, като мономер се използват молекули етилен (етен), които имат пи връзка между двата въглеродни атома. Когато тази връзка бъде разкъсана, се появяват две свободни валентности, по една на всеки въглероден атом, който е участвал в пи връзката. Мономерите се обединяват точно във всяка от тези валентности, тоест валентността на единия е свързана с валентността на другия и т.н.
Уравнение за образуване на полиетилен
б) Реакция на присъединителна полимеризация 1.4
При тази полимеризация мономерите представят две редуващи се двойни връзки (една пи и една сигма), което благоприятства явлението на резонанс (редуване на позицията на pi електроните на pi връзката), както при образуването на синтетичен каучук (полибутадиен)
Структурна формула на полибутадиен
Мономерната единица на този полимер е бутадиен, който има две редуващи се двойни връзки. При резонанс структурата има двойна връзка между въглеродни атоми 2 и 3 и две свободни валентности върху въглеродни атоми 1 и 4. Точно в тези свободни валентности на въглеродните атоми 1 и 4 се комбинират мономерите.
Бутадиен резонанс
в) Реакция на кондензационна полимеризация или елиминиране
Това е реакция на полимеризация при който задължително два мономера (едни и същи или различни) едновременно губят атоми или групи, което води до две свободни валентности във всеки един от тях. По този начин винаги има елиминиране на водорода от мономера, който след това се свързва с халоген (F, Cl, Br, I), OH, NH2или към CN на другия мономер.
И така, в полимеризация чрез елиминиране винаги има образуване на вода, халогенирана киселина (HCl, HI, HF, HBr), амоняк (NH3) или циановодородна киселина (HCN) в допълнение към полимера. Вижте например представянето на образуването на полиестер, материал, използван като тъкан:
Уравнение за образуване на полиестер
Полиестер-образуващи мономери са р-бензендиова киселина и етан-1,2-диол. Можем да наблюдаваме това в това полимеризация настъпва елиминирането на водните молекули, тъй като двата мономера имат два хидроксилни групи. При този процес киселината губи двата хидроксилни групи, а диакохолът губи само водорода от своите хидроксилни групи:
Полиестерна структура
Полиестерните мономери се свързват от кислорода в алкохола и въглерода в карбоксилната киселина.
От мен Диого Лопес Диаш
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-polimerizacao.htm