Polymerizace je název chemického procesu, který vede k tvorbě makromolekul (velkých molekul) nazývaných polymery, a to kombinací menších molekul, monomerů.
reakce polymerizace je v přírodě velmi běžný, jak vidíme u sacharidů (jako je škrob) a bílkovin (jako kasein v mléce). Vyskytuje se také synteticky, protože drtivá většina polymerů používaných lidmi v jejich každodenním životě je vyráběna uměle.
První polymer vyrobený z polymerizace syntetický byl bakelit, v roce 1909, belgický chemik Leo Hendrik Baekeland.
Obecně platí, že pro monomer, který má být kombinován s jiným (ať jsou stejné nebo různé) v reakci polymerizace, je nezbytná existence volné valence (je třeba provést chemickou vazbu) v obou monomerech.
Tyto valence vznikají v důsledku rozbití vazeb pomocí katalyzátorů (jako je nikl), vnějšími podmínkami, jako je světlo a teplo, nebo jevem rezonance ve struktuře (posun elektronů).
Při výrobě polypropylenu (PP polymeru), který se používá například v domácích potřebách a hračkách, se pí odkaz (π) v každé molekule se člení takto:
Rozbití vazby pí v propylenu
Každý propylenový monomer se tedy může vázat na dva další propylenové monomery a tvořit polymer PP nebo polypropylen (předpona poly označuje několik monomerních jednotek). Nejběžnějším způsobem, jak reprezentovat polymer, je monomer mezi závorkami a na vnější straně písmeno n, které označuje několik monomerů, jak vidíme v případě PP polymeru:
Zastoupení PP polymeru
reakce polymerizace lze provést různými způsoby, jak uvidíme níže:
a) Reakce adiční polymerace
V tomhle polymerizace, v monomeru vždy dochází k přerušení vazby pí, což způsobí, že se ve struktuře objeví dvě volné valence, jako při tvorbě polyethylen, polymer široce používaný ve farmaceutických obalech.
Polyethylenový přídavný polymer Strukturní vzorec
Na polymerizace z polyethylenu se jako monomer používají molekuly ethylenu (etenu), který má mezi dvěma atomy uhlíku vazbu pi. Když je tato vazba přerušena, objeví se dvě volné valence, jedna na každém atomu uhlíku, který byl zapojen do pi vazby. Monomery se sjednocují přesně v každé z těchto valencí, to znamená, že valence jedné je spojena s valencí druhé atd.
Nepřestávejte... Po reklamě je toho víc;)
Rovnice tvorby polyethylenu
b) Adiční polymerační reakce 1.4
V této polymeraci monomery představují dvě střídavé dvojné vazby (jednu pí a jednu sigmu), což upřednostňuje tento jev rezonance (střídání polohy pí elektronů vazby pí), jako při tvorbě syntetického kaučuku (polybutadienu)
Strukturní vzorec polybutadienu
Monomerní jednotkou tohoto polymeru je butadien, který má dvě střídavé dvojné vazby. S rezonancí má struktura dvojnou vazbu mezi uhlíky 2 a 3 a dvě volné valence na uhlících 1 a 4. Právě v těchto volných valencích uhlíků 1 a 4 se monomery kombinují.
Rezonance v butadienu
c) Reakce kondenzační polymerace nebo eliminace
Je to reakce polymerizace ve kterém povinně dva monomery (stejné nebo různé) současně ztrácejí atomy nebo skupiny, což má za následek dvě volné valence v každém z nich. Tímto způsobem vždy dochází k eliminaci vodíku z monomeru, který se pak připojí k halogenu (F, Cl, Br, I), OH, NH2nebo na CN druhého monomeru.
Takže v polymerizace eliminací vždy dochází k tvorbě vody, halogenované kyseliny (HCl, HI, HF, HBr), amoniaku (NH3) nebo kyselinu kyanovodíkovou (HCN) kromě polymeru. Viz například znázornění tvorby polyesteru, materiálu používaného jako tkanina:
Rovnice pro formování polyesteru
Polymery tvořící monomery jsou kyselina p-benzendiová a ethan-1,2-diol. To v tom můžeme pozorovat polymerizace dochází k eliminaci molekul vody, protože tyto dva monomery mají dva hydroxyly. V tomto procesu ztrácí kyselina dva hydroxyly a dialkohol ztrácí ze svých hydroxylů pouze vodík:
Polyesterová struktura
Polyesterové monomery jsou spojeny kyslíkem v alkoholu a uhlíkem v karboxylové kyselině.
Podle mě. Diogo Lopes Dias
