polimeryzacja: jak powstają polimery
połączenie długiego łańcucha cząsteczek jest znane jako polimeryzacja.
aby wszystko było proste, spójrzmy na jeden rodzaj polimeryzacji zwany „polimeryzacją addycyjną”. W dodatku polimeryzacja—zgadliście-monomery są po prostu dodawane do siebie w powtarzalny wzór. W rezultacie nie powstaje żadna inna, dodatkowa substancja.
(inny sposób, w jaki polimery mogą być tworzone jest nazywany polimeryzacji kondensacyjnej., W tym procesie, gdy każdy monomer jest dodawany do łańcucha, dodatkowa mała cząsteczka—taka jak woda-jest tworzona jako produkt uboczny. Nylon i poliester są wykonane w ten sposób.)
polimeryzacja Addycyjna polega na monomerze z wiązaniem podwójnym łączącym dwa atomy węgla. Wprowadza się cząsteczkę zwaną wolnym rodnikiem, co powoduje otwarcie wiązania podwójnego i połączenie z następną cząsteczką monomeru. Łańcuch polimerowy tworzy się, gdy ta sama podstawowa jednostka jest powtarzana w kółko w regularnej strukturze łańcucha., Podczas gdy używanie wolnych rodników w ten sposób nie jest nowym pomysłem, chemicy regularnie odkrywają cząsteczki, które są znacznie bardziej wydajne w tworzeniu polimerów. Oznacza to, że polimery mogą być wykonane szybciej, tańsze, czystsze i z większą kontrolą produktu końcowego.
przybliżmy i przyjrzyjmy się temu procesowi nieco bardziej szczegółowo, wykorzystując jako przykład tworzenie polietylenu.
polietylen jest najprostszym polimerem syntetycznym. Składa się tylko z jednego rodzaju monomeru-etylenu, który składa się z dwóch atomów węgla i dwóch atomów wodoru., (Inne polimery mogą być wykonane z dwóch lub więcej różnych monomerów.) Polietylen powstaje, gdy wiele tysięcy cząsteczek etylenu jest połączonych od końca do końca.
proces rozpoczyna się od podgrzania cząsteczki, np. nadtlenku wodoru.
powoduje to rozszczepienie na dwie części, tworząc wolne rodniki. Wolny rodnik to cząsteczka z pojedynczym niesparowanym elektronem. Elektrony są ekstrawertykami świata atomów; naprawdę nie radzą sobie z samotnością., Lub, aby uzyskać techniczne, cząsteczka z niesparowanym elektronem w jego zewnętrznej powłoce walencyjnej jest niestabilną cząsteczką. Tak czy inaczej, samotny elektron będzie chciał sparować się z innym elektronem.
teraz wprowadzamy naszą cząsteczkę etylenu.
wolny rodnik szuka innego elektronu, z którym sparuje swój samotny pojedynczy elektron.,
atakuje wiązanie podwójne łączące dwa węgle w cząsteczce etylenu i przesuwa elektron.
jego elektrony szczęśliwie sparowane, wolny rodnik łączy się z jednym z węgli.
drugi węgiel, wcześniej szczęśliwie sparowany, ma teraz niesparowany elektron. Stał się wolnym rodnikiem, z niesparowanym elektronem chętnym do połączenia się z innym, aby utworzyć parę.,
wprowadza się drugą cząsteczkę etylenu. Nowo utworzony wolny rodnik zrywa Wiązanie węgiel-węgiel, przesuwając elektron i tworząc nowy wolny rodnik z pojedynczym niesparowanym elektronem na końcu.
trwa to jako reakcja łańcuchowa, z długim łańcuchem tworzącym się, gdy dodaje się więcej cząsteczek etylenu.,
proces trwa, dopóki wolne rodniki nie spotkają się z innym wolnym rodnikiem, kończąc łańcuch.
teraz mamy nasz polimer, polietylen, składający się z monomeru (powtarzalnej jednostki) etylenu.,
niektóre inne przykłady polimerów utworzonych w ten sposób są polichloroetylen (PVC), używane do wytwarzania rzeczy, takich jak rury hydrauliczne i izolacji kabli elektrycznych, i polipropylen, stosowane w produktach takich jak gumowe kaczki (i inne zabawki) i, gdy przetwarzane na włókna, dywany.
