Полімеризація - це назва хімічного процесу, який призводить до утворення макромолекул (великих молекул), званих полімерами, завдяки поєднанню менших молекул - мономерів.
реакція полімеризація це дуже часто зустрічається в природі, як ми можемо бачити у вуглеводах (як крохмаль) та білках (як казеїн у молоці). Це також відбувається синтетично, оскільки переважна більшість полімерів, що використовуються людиною у своєму повсякденному житті, виготовляються штучно.
Перший полімер, вироблений з полімеризація синтетичним був бакеліт, в 1909 році, бельгійським хіміком Лео Хендріком Бекелендом.
Загалом, для мономеру, який поєднується з іншим (незалежно від того, однакові вони чи різні) в реакції полімеризація, необхідно існування вільної валентності (хімічний зв’язок, який повинен бути здійснений) в обох мономерах.
Ці валентності виникають в результаті розриву зв'язків за допомогою використання каталізаторів (таких як нікель), зовнішні умови, такі як світло і тепло, або явище резонансу в структурі (зсув електронів).
Наприклад, при утворенні поліпропілену (поліпропіленового полімеру), який використовується в побутовому посуді та іграшках посилання pi (π) у кожній молекулі розбивається таким чином:
Розрив пі-зв'язку в пропілені
Таким чином, кожен пропіленовий мономер може зв’язуватися з двома іншими пропіленовими мономерами і утворювати полімер PP або поліпропілен (префікс poly вказує кілька мономерних одиниць). Найбільш частим способом представлення полімеру є мономер між дужками і зовні буква n, яка вказує на кілька мономерів, як ми можемо бачити у випадку з поліпропіленовим поліпропіленом:
Представлення поліпропіленового поліпропілена
реакція полімеризація можна зробити різними способами, як ми побачимо нижче:
а) Реакція додаткова полімеризація
У цьому полімеризація, в мономері завжди відбувається розрив зв’язку pi, що призводить до появи двох вільних валентностей у структурі, як при утворенні поліетилен, полімер широко застосовується у фармацевтичній упаковці.
Структурна формула полімерного додавання полімеру
В полімеризація з поліетилену в якості мономеру використовуються молекули етилену (етену), який має пі-зв'язок між двома атомами вуглецю. Коли цей зв'язок розірваний, з'являються дві вільні валентності, по одній на кожен атом вуглецю, який брав участь у пі-зв'язку. Мономери точно об’єднуються в кожній з цих валентностей, тобто валентність однієї пов’язана з валентністю іншої тощо.
Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)
Рівняння формування поліетилену
б) Реакція полімеризації приєднання 1.4
У цій полімеризації мономери мають два подвійні зв`язки, що чергуються (один пі та один сигма), що сприяє явищу резонансу (чергується положення пі-електронів пі-зв'язку), як при утворенні синтетичного каучуку (полібутадієну)
Структурна формула полібутадієну
Мономерною одиницею цього полімеру є бутадієн, який має дві подвійні взаємозв’язки, що чергуються. При резонансі структура має подвійний зв’язок між вуглецями 2 і 3 і двома вільними валентностями на вуглецях 1 і 4. Саме в цих вільних валентностях вуглецю 1 і 4 об'єднуються мономери.
Резонанс у бутадієні
в) Реакція конденсаційна полімеризація або елімінація
Це реакція полімеризація в якому обов’язково два мономери (однакові або різні) одночасно втрачають атоми або групи, в результаті чого в кожній з них виникають дві вільні валентності. Таким чином, завжди відбувається виведення водню з мономеру, який потім приєднується до галогену (F, Cl, Br, I), OH, NH2або до CN іншого мономеру.
Отже, в полімеризація шляхом елімінації завжди відбувається утворення води, галогенованої кислоти (HCl, HI, HF, HBr), аміаку (NH3) або синильної кислоти (HCN) на додаток до полімеру. Дивіться, наприклад, зображення утворення поліефіру, матеріалу, що використовується як тканина:
Рівняння формування поліестеру
Поліефіроутворюючими мономерами є п-бензендіоєва кислота та етан-1,2-діол. Ми можемо спостерігати, що в цьому полімеризація відбувається елімінація молекул води, оскільки два мономери мають два гідроксили. У цьому процесі кислота втрачає два гідроксили, а алкоголь втрачає лише водень із своїх гідроксилів:
Структура поліестеру
Поліефірні мономери приєднуються киснем у спирті та вуглецем у карбоксильній кислоті.
Мені Діого Лопес Діас
