Полимеризация это название химического процесса, который приводит к образованию макромолекул (больших молекул), называемых полимерами, посредством комбинации более мелких молекул, мономеров.
реакция полимеризация это очень распространено в природе, как мы можем видеть в углеводах (например, крахмале) и белках (например, в казеине в молоке). Это также происходит синтетически, поскольку подавляющее большинство полимеров, используемых людьми в их повседневной жизни, созданы искусственно.
Первый полимер, произведенный из полимеризация синтетическим был бакелит, сделанный в 1909 году бельгийским химиком Лео Хендриком Бэкеландом.
В общем, для объединения одного мономера с другим (одинаковыми или разными) в реакции полимеризация, необходимо наличие свободной валентности (должна осуществляться химическая связь) в обоих мономерах.
Эти валентности возникают в результате разрыва связей за счет использования катализаторов (таких как никель), внешние условия, такие как свет и тепло, или явление резонанса в структуре (смещение электронов).
При формировании полипропилена (полимера PP), например, используемого в домашней утвари и игрушках, пи ссылка (π) в каждой молекуле распадается следующим образом:
Разрыв связи пи в пропилене
Таким образом, каждый мономер пропилена может связываться с двумя другими мономерами пропилена и образовывать полимер PP или полипропилен (префикс поли указывает на несколько мономерных единиц). Самый частый способ представления полимера - это мономер в скобках и буква n снаружи, которая указывает на несколько мономеров, как мы можем видеть в случае полимера PP:
Представление полимера ПП
реакция полимеризация можно сделать по-разному, как мы увидим ниже:
а) Реакция аддитивная полимеризация
В этом полимеризация, в мономере всегда есть разрыв пи-связи, что приводит к появлению в структуре двух свободных валентностей, как при образовании полиэтилен, полимер, широко используемый в фармацевтической упаковке.
Структурная формула полимера с добавкой полиэтилена
В полимеризация В полиэтилене в качестве мономера используются молекулы этилена (этена), которые имеют пи-связь между двумя атомами углерода. Когда эта связь разрывается, появляются две свободные валентности, по одной на каждый атом углерода, входящий в пи-связь. Мономеры соединяются точно в каждой из этих валентностей, то есть валентность одного связана с валентностью другого и так далее.
Уравнение образования полиэтилена
б) Реакция аддитивной полимеризации 1.4.
В этой полимеризации мономеры представляют две чередующиеся двойные связи (одна пи и одна сигма), что способствует явлению резонанса (чередование положения пи-электронов пи-связи), как при образовании синтетического каучука (полибутадиена)
Структурная формула полибутадиена
Мономерная единица этого полимера - бутадиен, который имеет две чередующиеся двойные связи. При резонансе структура имеет двойную связь между атомами углерода 2 и 3 и две свободные валентности на атомах углерода 1 и 4. Именно в этих свободных валентностях атомов углерода 1 и 4 мономеры объединяются.
Бутадиеновый резонанс
в) Реакция конденсационная полимеризация или устранение
Это реакция полимеризация в котором обязательно два мономера (одинаковые или разные) одновременно теряют атомы или группы, что приводит к двум свободным валентностям в каждом из них. Таким образом, всегда происходит отщепление водорода от мономера, который затем соединяется с галогеном (F, Cl, Br, I), OH, NH.2, или к CN другого мономера.
Итак, в полимеризация при удалении всегда происходит образование воды, галогенированной кислоты (HCl, HI, HF, HBr), аммиака (NH3) или синильной кислотой (HCN) в дополнение к полимеру. См., Например, изображение образования полиэстера, материала, используемого в качестве ткани:
Уравнение образования полиэфира
Мономеры, образующие сложный полиэфир, представляют собой п-бензолдионовую кислоту и этан-1,2-диол. Мы можем заметить, что в этом полимеризация происходит отщепление молекул воды, поскольку два мономера имеют два гидроксила. В этом процессе кислота теряет два гидроксила, а диалкогольный спирт теряет только водород из своих гидроксилов:
Структура полиэстера
К полиэфирным мономерам присоединяются кислород спирта и углерод карбоксильной кислоты.
Автор: Диого Лопес Диас
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-polimerizacao.htm