Polymerizácia je názov chemického procesu, ktorý vedie k tvorbe makromolekúl (veľkých molekúl) nazývaných polyméry kombináciou menších molekúl, monomérov.
reakcia polymerizácia je to v prírode veľmi bežné, čo môžeme vidieť na sacharidoch (ako škrob) a bielkovinách (ako kazeín v mlieku). Vyskytuje sa tiež synteticky, pretože veľká väčšina polymérov používaných ľuďmi v ich každodennom živote je vyrobená umelo.
Prvý polymér vyrobený z polymerizácia syntetický bol bakelit, v roku 1909, belgický chemik Leo Hendrik Baekeland.
Všeobecne platí, že pre monomér, ktorý sa má kombinovať s iným (či sú rovnaké alebo rozdielne) v reakcii polymerizácia, je nevyhnutné, aby v obidvoch monoméroch existovala voľná valencia (musí sa vykonať chemická väzba).
Tieto valencie vznikajú v dôsledku pretrhnutia väzieb pomocou katalyzátorov (napríklad niklu), vonkajšie podmienky, ako je svetlo a teplo, alebo jav rezonancie v štruktúre (posun elektrónov).
Pri výrobe polypropylénu (PP polyméru), ktorý sa používa napríklad v domácich potrebách a hračkách, sa pí odkaz (π) v každej molekule je rozdelený takto:
Rozbitie väzby pí v propyléne
Každý propylénový monomér sa teda môže viazať s dvoma ďalšími propylénovými monomérmi a vytvárať polymér PP alebo polypropylén (predpona poly označuje niekoľko monomérnych jednotiek). Najbežnejším spôsobom, ako reprezentovať polymér, je monomér medzi zátvorkami a na vonkajšej strane písmeno n, ktoré označuje niekoľko monomérov, ako vidíme v prípade polyméru PP:
Zastúpenie PP polyméru
reakcia polymerizácia je možné vykonať rôznymi spôsobmi, ako uvidíme ďalej:
a) Reakcia adičná polymerizácia
V tomto polymerizácia, v monoméri vždy dôjde k prerušeniu väzby pí, čo spôsobí, že sa v štruktúre objavia dve voľné valencie, ako pri tvorbe polyetylén, polymér široko používaný vo farmaceutických obaloch.
Polyetylénový adičný polymér, štruktúrny vzorec
O polymerizácia z polyetylénu sa ako monomér používajú molekuly etylénu (eténu), ktoré majú väzbu pí medzi dvoma atómami uhlíka. Keď je táto väzba prerušená, objavia sa dve voľné valencie, jedna na každom atóme uhlíka, ktorý bol zapojený do väzby pi. Monoméry sa zjednocujú presne v každej z týchto mocenstiev, to znamená, že mocenstvo jednej je spojené s mocenstvom druhej atď.
Teraz neprestávajte... Po reklame je toho viac;)
Rovnica formovania polyetylénu
b) Adičná polymerizačná reakcia 1.4
Pri tejto polymerizácii monoméry obsahujú dve striedajúce sa dvojité väzby (jednu pi a jednu sigmu), čo uprednostňuje tento jav rezonancie (striedanie polohy pí elektrónov väzby pí), ako pri tvorbe syntetického kaučuku (polybutadién)
Štruktúrny vzorec polybutadiénu
Monomérnou jednotkou tohto polyméru je butadién, ktorý má dve striedajúce sa dvojité väzby. S rezonanciou má štruktúra dvojitú väzbu medzi uhlíkmi 2 a 3 a dve voľné valencie na uhlíkoch 1 a 4. Presne v týchto voľných valenciách uhlíkov 1 a 4 sa monoméry kombinujú.
Rezonancia v butadiéne
c) Reakcia kondenzačná polymerizácia alebo eliminácia
Je to reakcia polymerizácia v ktorých povinne dva monoméry (rovnaké alebo rôzne) súčasne strácajú atómy alebo skupiny, čo vedie k dvom voľným valenciám v každom z nich. Týmto spôsobom vždy dochádza k eliminácii vodíka z monoméru, ktorý sa potom pripojí k halogénu (F, Cl, Br, I), OH, NH2alebo na CN druhého monoméru.
Takže v polymerizácia elimináciou vždy dochádza k tvorbe vody, halogénovanej kyseliny (HCl, HI, HF, HBr), amoniaku (NH3) alebo kyselinu kyanovodíkovú (HCN) okrem polyméru. Pozri napríklad znázornenie tvorby polyesteru, materiálu použitého ako tkanina:
Rovnica formovania polyesteru
Polyester tvoriace monoméry sú kyselina p-benzéndiová a etán-1,2-diol. To môžeme v tomto pozorovať polymerizácia dochádza k eliminácii molekúl vody, pretože tieto dva monoméry majú dva hydroxyly. Pri tomto procese kyselina stráca dva hydroxyly a dialkohol zo svojich hydroxylov stráca iba vodík:
Polyesterová štruktúra
Polyesterové monoméry sú spojené kyslíkom v alkohole a uhlíkom v karboxylovej kyseline.
Podľa mňa. Diogo Lopes Dias
