Polymerisation: wie Polymere hergestellt werden
Die Verbindung einer langen Molekülkette wird als Polymerisation bezeichnet.
Um die Dinge einfach zu halten, schauen wir uns eine Art Polymerisation an, die als „Additionspolymerisation“ bezeichnet wird. Zusätzlich Polymerisation-Sie haben es erraten-Monomere werden einfach in einem sich wiederholenden Muster addiert. Dies führt dazu, dass keine andere, zusätzliche Substanz erstellt wird.
(Die andere Art und Weise, wie Polymere erzeugt werden können, wird als Kondensationspolymerisation bezeichnet., In diesem Prozess wird, wenn jedes Monomer der Kette hinzugefügt wird, ein zusätzliches, kleines Molekül—wie Wasser—als Nebenprodukt erzeugt. Nylon und polyester werden auf diese Weise gemacht.)
Die Polymerisation beruht auf einem Monomer mit Doppelbindung, das zwei Kohlenstoffatome verbindet. Ein Molekül, das als freies Radikal bezeichnet wird, wird eingeführt, wodurch sich die Doppelbindung öffnet und sich mit dem nächsten Monomermolekül verbindet. Die Polymerkette bildet sich, wenn dieselbe Grundeinheit in einer regelmäßigen Kettenstruktur immer wieder wiederholt wird., Während die Verwendung freier Radikale auf diese Weise keine neue Idee ist, entdecken Chemiker regelmäßig Moleküle, die bei der Herstellung von Polymeren viel effizienter sind. Dies bedeutet, dass Polymere schneller, billiger, sauberer und mit größerer Kontrolle über das Endprodukt hergestellt werden können.
Lassen Sie uns diesen Prozess etwas genauer betrachten, indem wir die Bildung von Polyethylen als Beispiel verwenden.
Polyethylen ist das einfachste synthetische Polymer. Es besteht aus nur einer Art Monomer-Ethylen, das aus zwei Kohlenstoffatomen und zwei Wasserstoffatomen besteht., (Andere Polymere können aus zwei oder mehr verschiedenen Monomeren bestehen.) Polyethylen wird gebildet, wenn viele Tausend Ethylenmoleküle von Ende zu Ende verbunden sind.
Der Prozess beginnt mit der Erwärmung eines Moleküls wie Wasserstoffperoxid.
Dadurch spaltet es sich in zwei Teile und erzeugt ein freies Radikal. Ein freies radikal ist ein Molekül mit einem einzelnen ungepaarten Elektron. Elektronen sind die Extrovertierten der Atomwelt; Sie kommen wirklich nicht damit zurecht, allein zu sein., Oder, um technisch zu werden, ist ein Molekül mit einem ungepaarten Elektron in seiner äußersten Valenzhülle ein instabiles Molekül. In jedem Fall wird sich das einsame Elektron mit einem anderen Elektron koppeln wollen.
Jetzt wir vorstellen unsere Ethylen-Molekül.
Das freie Radikal sucht nach einem anderen Elektron, mit dem es sein einzelnes einzelnes Elektron koppeln kann.,
Es greift die Doppelbindung an, die die beiden Kohlenstoffe im Ethylenmolekül verbindet, und klaut ein Elektron.
Seine Elektronen sind glücklich gepaart, das freie Radikal verbindet sich mit einem der Kohlenstoff.
Der andere Kohlenstoff, der zuvor glücklich gepaart war, hat jetzt ein ungepaartes Elektron. Es ist ein freies Radikal geworden, mit einem ungepaarten Elektron, das sich gerne mit einem anderen verbindet, um ein Paar zu bilden.,
Ein zweites Ethylenmolekül wird eingeführt. Das neu geschaffene freie Radikal bricht die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung, wischt ein Elektron und erzeugt ein neues freies Radikal mit einem einzigen ungepaarten Elektron am Ende.
Dies setzt sich als Kettenreaktion mit einer langen Kette fort, die sich bildet, wenn mehr Ethylenmoleküle hinzugefügt werden.,
Der Prozess läuft weiter, bis freie Radikale auf ein anderes freies Radikal treffen und die Kette abschließen.
Jetzt haben wir unser Polymer Polyethylen, das aus dem Monomer (repeating unit) Ethylen besteht.,
Einige andere Beispiele für auf diese Weise gebildete Polymere sind Polychlorethylen (PVC), das zur Herstellung von Rohrleitungen und Isolierungen für elektrische Kabel verwendet wird, und Polypropylen, das in Produkten wie Gummienten (und anderen Spielzeugen) und bei der Verarbeitung zu Fasern verwendet wird Teppiche.
