Polymerizácia je názov chemického procesu, ktorý vedie k tvorbe makromolekúl (veľkých molekúl) nazývaných polyméry, prostredníctvom kombinácie menších molekúl, monomérov.
reakcia na polymerizácia v prírode je to veľmi bežné, ako môžeme vidieť v sacharidoch (ako škrob) a bielkovinách (ako kazeín v mlieku). Vyskytuje sa aj synteticky, pretože prevažná väčšina polymérov používaných ľuďmi v každodennom živote je vyrobená umelo.
Prvý polymér vyrobený z polymerizácia syntetický bol bakelit v roku 1909 od belgického chemika Lea Hendrika Baekelanda.
Vo všeobecnosti, aby sa monomér spojil s iným (či už sú rovnaké alebo odlišné) v reakcii polymerizáciaje potrebná existencia voľnej valencie (chemická väzba, ktorá sa má uskutočniť) v oboch monoméroch.
Tieto valencie vznikajú v dôsledku rozpadu väzieb pomocou katalyzátorov (ako je nikel), vonkajšími podmienkami, ako je svetlo a teplo, alebo javom rezonancie v štruktúre (posun elektrónov).
Pri výrobe polypropylénu (PP polymér), ktorý sa napríklad používa v domácich pomôckach a hračkách, pí odkaz (π) v každej molekule je rozdelené takto:
Prerušenie väzby pí v propyléne
Každý propylénový monomér sa teda môže spojiť s dvoma ďalšími propylénovými monomérmi a vytvoriť polymér PP alebo polypropylén (predpona poly označuje niekoľko monomérnych jednotiek). Najčastejším spôsobom označenia polyméru je monomér v zátvorkách a na vonkajšej strane písmeno n, ktoré označuje niekoľko monomérov, ako môžeme vidieť v prípade polyméru PP:
Znázornenie PP polyméru
reakcia na polymerizácia možno vykonať rôznymi spôsobmi, ako uvidíme nižšie:
a) Reakcia adičná polymerizácia
V tomto polymerizáciavždy dochádza k prerušeniu pí väzby v monoméri, čo spôsobí, že sa v štruktúre objavia dve voľné valencie, ako pri tvorbe polyetylén, polymér široko používaný vo farmaceutických obaloch.
Polymérový adičný polymérny štruktúrny vzorec
O polymerizácia polyetylénu sa ako monomér používajú molekuly etylénu (eténu), ktoré majú pí väzbu medzi dvoma atómami uhlíka. Keď sa táto väzba preruší, objavia sa dve voľné valencie, jedna na každom atóme uhlíka, ktorý sa podieľal na väzbe pí. Monoméry sa spájajú presne v každej z týchto valencií, to znamená, že valencia jednej je spojená s valenciou druhej atď.
Rovnica tvorby polyetylénu
b) Adičná polymerizačná reakcia 1.4
Pri tejto polymerizácii monoméry predstavujú dve striedajúce sa dvojité väzby (jedna pi a jedna sigma), čo podporuje jav rezonancie (striedanie polohy elektrónov pí väzby pí), ako pri tvorbe syntetického kaučuku (polybutadién)
Štruktúrny vzorec polybutadiénu
Monomérnou jednotkou tohto polyméru je butadién, ktorý má dve striedavé dvojité väzby. Pri rezonancii má štruktúra dvojitú väzbu medzi uhlíkmi 2 a 3 a dve voľné valencie na uhlíkoch 1 a 4. Práve v týchto voľných valenciách uhlíkov 1 a 4 sa monoméry spájajú.
Butadiénová rezonancia
c) Reakcia kondenzačná polymerizácia alebo eliminácia
Ide o reakciu na polymerizácia v ktorom 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 spojí s halogénom (F, Cl, Br, I), OH, NH2alebo na CN druhého monoméru.
Takže v polymerizácia elimináciou vždy vzniká voda, halogenovaná kyselina (HCl, HI, HF, HBr), amoniak (NH3) alebo kyselina kyanovodíková (HCN) navyše k polyméru. Pozri napríklad znázornenie tvorby polyesteru, materiálu používaného ako tkanina:
Rovnica tvorby polyesteru
Polyester tvoriace monoméry sú kyselina p-benzéndiová a etán-1,2-diol. V tomto to môžeme pozorovať polymerizácia dochádza k eliminácii molekúl vody, pretože dva monoméry majú dva hydroxyly. V tomto procese kyselina stráca dva hydroxyly a dialkohol stráca zo svojich hydroxylov iba vodík:
Polyesterová štruktúra
Polyesterové monoméry sú spojené kyslíkom v alkohole a uhlíkom v karboxylovej kyseline.
Od mňa, Diogo Lopes Dias
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-polimerizacao.htm