Što je reakcija polimerizacije? Reakcija polimerizacije: Jednadžba i primjeri

Ljudi su dugo vremena pokušavali shvatiti sve nevjerojatne mogućnosti koje nudi kemijska znanost. Međutim, većina vrlo važnih s tehničke točke gledišta, reakcije jednostavno nisu mogle biti provedene zbog nedostatka potrebne opreme, već jednostavno nisu izgrađene.

Vrijeme je prolazilo ljudski mozak izdala nova rješenja problema. Pojavili su se najnevjerojatniji uređaji, tehnička sredstva, koja su omogućila kemiji da uđe u novo doba, vrijeme proizvoda od polimernih materijala, koje nam daje reakcija polimerizacije. Primjeri takvih predmeta su iznimno brojni: od kanalizacijskih cijevi do malih kućanskih potrepština (plastične vrećice, posuđe, igračke, ambalaža itd.).

Povijest otkrića

Do XIX stoljeća nitko nije čuo za takve interakcije. To je bilo zbog činjenice da su tvari koje mogu polimerizirati bile nepoznate. Međutim, do sredine ovog stoljeća primljeni su:

• metakrilna kiselina;
• izopren;
• vinil klorid;
• stiren i drugi.

Postalo je jasno koja svojstva ovi spojevi mogu posjedovati. Pojavili su se prvi pokušaji da se empirijski dokaže da bilo koja od gore navedenih tvari u reakciji polimerizacije ulazi vrlo rado, i formirana s ovim vrijednim i neobičnim proizvodima.

Od tada su se ti procesi počeli provoditi u velikim razmjerima, ali njihova suština još uvijek nije bila jasna. Znanstvenici su uspjeli rasvijetliti zagonetku o tome kako se provodi reakcija polimerizacije.

Doprinos znanstvenika razvoju znanja o polimerima

Nazovimo najveća imena u povijesti istraživanja polimera.

1. K. Ziegler je njemački kemičar koji je dao ogroman doprinos razvoju znanja o polimerima, organometalnim spojevima i mehanizmima reakcijskih procesa. Dobitnik je najpoznatije nagrade u području znanosti.
2. G. Staudinger - njemački znanstvenik, praktičar kemičar. Ukazao je na prirodu kemijskih veza u polimerima, otkrio jednu od reakcija, nazvanu po njemu.
3. BV Byzov je domaći znanstvenik. Prvi koji je razvio tehniku ​​za sintezu gume iz naftnih derivata.
4. S. V. Lebedev - ruski znanstvenik, kemičar-sintetika. Prva organizirana škola za proučavanje organskih spojeva. Radeći u timu sa svojim kolegama, razvio sam metodu dobivanja gume na industrijskoj razini.

Što je reakcija polimerizacije, na čemu se temelji i kako se provodi? Svi ovi veliki kemičari to su proučavali i detaljno opisivali. Od tada, dakle od 20. stoljeća, sinteze polimernih spojeva postale su raširene i započele su novo razdoblje u razvoju i razvoju.

Reakcija polimerizacije: opći koncept

Ako damo opću karakteristiku tih interakcija, onda prije svega treba napomenuti sposobnost ne svih spojeva da uđu u takve sinteze. Od anorganskih spojeva, reakcija polimerizacije je karakteristična za sljedeće tvari:

• plastični sumpor;
• crni i crveni fosfor;
• policumulin i karbin;
• polifosfati;
• selen i telurij posebne lančane strukture;
• silicic acid i njegov oksid;
• mnogo prirodnih mrežnih polimera koji čine koru.

Ovi spojevi su sami po sebi polimerne strukture. Ako izravno govorimo o samim reakcijama, a kao rezultat toga dobivaju se proizvodi polimerne strukture, tada su početne tvari one organske tvari u strukturi kojih je najmanje jedna višestruka veza. Bez obzira, dvostruko, trostruko ili dva dvostruka i tako dalje.

Dakle, tvar koja je podložna višestrukoj vezi ulazi u reakciju polimerizacije. Upravo ta značajka omogućuje da veze brzo uništavaju izvornu strukturu i pretvaraju se u potpuno nove kombinacije. Izvorne molekule iz organski spojevi može biti:

• alkena;
• alkini;
• Alkadicncs;
• aldehidi;
• halokarbonati s višestrukom vezom;
• derivati ​​benzena;
• ketoni.

Svake godine na ovom području javljaju se nova otkrića, a reakcija polimerizacije postaje moguća između velikog broja tvari.

Što su, po svojoj prirodi, takve interakcije? Proces se svodi na zbijanje molekula i stvaranje višestrukih dodatnih ugljičnih veza između čestica. Drugim riječima, reakcija polimerizacije je kombinacija jednostavnijih početnih jedinica, nazvanih monomernih jedinica, u složenu makrostrukturu - polimer.

Sve gore navedene organske i anorganske tvari - to su samo monomeri, koji se kao posljedica interakcije pod utjecajem određenih uvjeta pretvaraju u polimere, velike i duge lance. Molekularna težina proizvod može biti doista ogroman, dostići nekoliko desetaka i stotina tisuća jedinica.

Iz opisanih primjera očigledno je da je, na primjer, reakcija polimerizacije alkana nemoguća, budući da priroda tih ugljikovodika ne remeti lom i strukturnu konsolidaciju.

Primjeri polimera

Može se razumjeti koliko su važne i značajne ove interakcije u prirodi i ljudskom životu, ako se mogu dati primjeri proizvoda koje daje reakcija polimerizacije. To uključuje tvari kao što su:

• nukleinske kiseline;
• proteina;
• polisaharidi;
• gume;
• guma;
• stakla;
• keramike;
• vlakna;
• plastiku i mnoge druge.

Postaje jasno zašto je reakcija polimerizacije tako važna. Primjeri jasno pokazuju da je bez njega postojanje samog života nemoguće. A ako govorimo o udobnosti koja okružuje osobu, on bi bio lišen mnogih stvari bez polimernih materijala.

Razvrstavanje reakcija

Raspodjela predmetnih reakcija u skupine može se temeljiti na različitim znakovima. Razmotrite klasifikaciju nekih od njih.

Po prirodi monomernih jedinica, reakcija polimerizacije može biti dva tipa:

1. Homopolimerizacija, kada iste početne jedinice, monomeri, sudjeluju u sintezi. Tako se proizvode polivinilklorid, polietilen različitih tlakova, polipropilenski materijali.
2. Kopolimerizacija se temelji na upotrebi različitih monomernih struktura. Tako sintetizirati neke vrste guma, gumu.

Po tipu početka reakcije, odnosno njegovoj inicijaciji, ističu se:

• fotopolimerizacije;
• toplinsko;
• pod djelovanjem zračenja.

Za značajke tehnološkog procesa mogu se razlikovati stereoregularne reakcije, kao i one koje se odvijaju samo pod visokim tlakom.

Mehanizam protoka

Suština onoga što se događa tijekom procesa pretvorbe monomera u polimere prilično je složena. Pokušat ćemo opisati glavne točke i faze.

1. Za početak, stvaranje visoko reaktivnih čestica - radikala. Njihovo formiranje uzrokuju posebni katalizatori - inicijatori procesa (vodikov peroksid, organski hidroperoksidi itd.).
2. Tada su radikali vezani na mjestu razbijanja dvostruke veze i počinje rast cijele makro lanca.
3. Završna faza je prekid strukture zbog kompenzacije svih valencija elemenata u spojevima. Često, za kontrolu dobivenih proizvoda, umjetno se stvara otvoreni krug. Tako možete dobiti dodatne supstance male molekularne težine, čišći polimer.

Zato je reakcija polimerizacije karakteristična za spojeve s višestrukim vezama.

Polimerizacija nezasićenih ugljikovodika

Ti spojevi uključuju:

• alkenes - dvostruka veza;
• alkin - trostruka veza;
• alkadieni - dva dvostruka;
• njihovi halogeni derivati.

Ovisno o vrsti proizvoda koji želite dobiti, odaberite izvorni monomer. Prva i najuspješnija bila je sinteza gume i polietilena. Suvremeni ljudi pakete koriste kao kontejnere za smeće, ambalažni materijal, folije za staklenike i na mnogim drugim područjima. Međutim, oni čak i ne razmišljaju o tome kako se dobiva ova nevjerojatna supstanca i zašto ona može biti toliko različita. Ispostavilo se da se temelji na reakciji polimerizacije etilena. To jest, početni monomer je alkanski ugljikovodik koji se sastoji od dva ugljikova atoma. Njegova empirijska (molekularna) formula je C2H4. On ulazi u proces homopolimerizacije s formiranjem odgovarajućeg proizvoda - polietilena različite kvalitete.

Jednadžba reakcije izgleda ovako:

n (CH2 = CH2) → (-CH2-CH2-) _n , gdje

n je stupanj polimerizacije monomera, koji pokazuje broj početnih jedinica, a zatim njihov broj u makro lancu.

Ovisno o uvjetima reakcije, temperaturi, katalizatoru, mogu se dobiti polietileni visokog i niskog tlaka. Po svojim svojstvima bit će vrlo različiti.

Dobivanje guma

Po prvi put o dobivanju u našoj zemlji tako važnog i vrijednog polimera kao gume, razgovaralo se u sovjetskoj eri. Tada je S. V. Lebedev izumio metodu koja je postala legendarna - proizvodnja sintetičkog izomera prirodne gume na bazi alkadien izoprena. U isto vrijeme, znanstvenik je sam pronašao sirovinu na način da je sintetizira iz etilnog alkohola dobivenog iz biljne baze. Tako su riješeni problemi visokih troškova proizvodnje, postalo je moguće dobiti gumu u laboratoriju.

Shematski, reakcija se može predstaviti kao: izopren → izoprenska guma. Drugi naziv za izopren je 2-metilbutadien-1,3. Jedna od dvije dvostruke veze je uključena u stvaranje gumene makromolekule.

Primanje gume

Reakcija polimerizacije etilena (izoprena, klorizoprena) je vrlo važna. Međutim, najznačajnija je reakcija umreženog gumenog polimera sa sumporom na poseban način. Taj se proces naziva "vulkanizacija". Rezultat je guma koja je od velike gospodarske i industrijske važnosti.

Polimerizacija stirena

Derivati ​​benzena, kao što je, na primjer, stiren, također su sposobni za polimerizaciju (za razliku od ekstremnih spojeva koji nisu prilagođeni ovome). Stoga je reakcija polimerizacije alkana nemoguća zbog njihove niske kemijske aktivnosti i stabilnosti molekule.

Stiren, s druge strane, ima višestruke veze, pa se lako pretvara u polistiren. Ovaj se materijal koristi za izradu ambalažnih materijala, jednokratnih posuđa, igračaka, izolacijskih materijala i drugih predmeta.