Polimeryzacja to nazwa procesu chemicznego, w wyniku którego powstają makrocząsteczki (duże cząsteczki) zwane polimerami, poprzez połączenie mniejszych cząsteczek, czyli monomerów.
reakcja polimeryzacja jest bardzo powszechny w przyrodzie, co widać w węglowodanach (jak skrobia) i białkach (jak kazeina w mleku). Występuje również syntetycznie, ponieważ zdecydowana większość polimerów wykorzystywanych przez ludzi w ich codziennym życiu jest wytwarzana sztucznie.
Pierwszy polimer wyprodukowany z polimeryzacja syntetyczny był Bakelit, w 1909 roku, przez belgijskiego chemika Leo Hendrika Baekelanda.
Ogólnie rzecz biorąc, łączenie monomeru z innym (niezależnie od tego, czy są takie same, czy różne) w reakcji polimeryzacja, konieczne jest istnienie wolnej wartościowości (wykonania wiązania chemicznego) w obu monomerach.
Wartościowości te powstają w wyniku zerwania wiązań, poprzez zastosowanie katalizatorów (takich jak nikiel), warunki zewnętrzne, takie jak światło i ciepło, lub przez zjawisko rezonansu w strukturze (przesunięcie elektronów).
Przy tworzeniu polipropylenu (polimeru PP), używanego na przykład w sprzęcie gospodarstwa domowego i zabawkach, pi link (π) w każdej cząsteczce rozkłada się w następujący sposób:
Zerwanie wiązania pi w propylenie
Zatem każdy monomer propylenu może wiązać się z dwoma innymi monomerami propylenu i tworzyć polimer PP lub polipropylen (przedrostek poli wskazuje kilka jednostek monomerycznych). Najczęstszym sposobem przedstawienia polimeru jest umieszczenie monomeru w nawiasach i na zewnątrz litery n, która wskazuje na kilka monomerów, co widać w przypadku polimeru PP:
Reprezentacja polimeru PP
reakcja polimeryzacja można to zrobić na różne sposoby, jak zobaczymy poniżej:
a) Reakcja polimeryzacja addycyjna
W tym polimeryzacja, zawsze dochodzi do zerwania wiązania pi w monomerze, co powoduje pojawienie się w strukturze dwóch wolnych wartościowości, tak jak przy tworzeniu polietylen, polimer szeroko stosowany w opakowaniach farmaceutycznych.
Polimer z dodatkiem polietylenu Wzór strukturalny
Na polimeryzacja polietylenu jako monomer stosuje się cząsteczki etylenu (etenu), które mają wiązanie pi między dwoma atomami węgla. Kiedy to wiązanie zostaje zerwane, pojawiają się dwie wolne wartościowości, po jednej na każdym atomie węgla, który był zaangażowany w wiązanie pi. Monomery łączą się dokładnie w każdej z tych wartościowości, to znaczy wartościowość jednego jest połączona z wartościowością drugiego i tak dalej.
Równanie tworzenia polietylenu
b) Reakcja polimeryzacji addycyjnej 1.4
W tej polimeryzacji monomery prezentują dwa naprzemienne wiązania podwójne (jedno pi i jedno sigma), co sprzyja zjawisku rezonansu (przemienne położenie elektronów pi wiązania pi), jak przy formowaniu kauczuku syntetycznego (polibutadienu)
Wzór strukturalny polibutadienu
Jednostką monomeryczną tego polimeru jest butadien, który ma dwa naprzemienne wiązania podwójne. Z rezonansem struktura ma podwójne wiązanie między węglami 2 i 3 oraz dwie wolne wartościowości na węglach 1 i 4. Właśnie w tych wolnych wartościowościach węgli 1 i 4 łączą się monomery.
Rezonans butadienowy
c) Reakcja polimeryzacja kondensacyjna lub eliminacja
Jest to reakcja polimeryzacja w którym obowiązkowo dwa monomery (takie same lub różne) jednocześnie tracą atomy lub grupy, w wyniku czego w każdym z nich powstają dwie wolne wartościowości. W ten sposób zawsze następuje eliminacja wodoru z monomeru, który następnie łączy się z halogenem (F, Cl, Br, I), OH, NH2lub do CN innego monomeru.
Tak więc w polimeryzacja w wyniku eliminacji zawsze powstaje woda, chlorowcowane kwasy (HCl, HI, HF, HBr), amoniak (NH3) lub kwas cyjanowodorowy (HCN) oprócz polimeru. Zobacz na przykład przedstawienie powstawania poliestru, materiału użytego jako tkanina:
Równanie formowania poliestru
Monomerami tworzącymi poliestry są kwas p-benzenodiowy i etano-1,2-diol. Możemy to zaobserwować w tym polimeryzacja następuje eliminacja cząsteczek wody, ponieważ dwa monomery mają dwa hydroksyle. W tym procesie kwas traci dwa hydroksyle, a dialkohol traci tylko wodór ze swoich hydroksyli:
Struktura poliestrowa
Monomery poliestrowe są połączone tlenem w alkoholu i węglem w kwasie karboksylowym.
Przeze mnie Diogo Lopes Dias
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-polimerizacao.htm
