Бүгінгі өмірді полимерлерсіз елестету - адам қызметінің түрлі салаларында кеңінен таралған кешенді синтетикалық заттар. Полимерлер - табиғи немесе синтетикалық шыққан жоғары молекулалы салмақ қосылыстары, олар химиялық байланыстармен байланыстырылған мономерлерден тұрады. Мономер - ата-ана молекуласын қамтитын тізбектің қайталанатын буыны.

Органикалық макромолекулалық қосылыстар

Байланысты Жоғары молекулалық қосылыстар оның ерекше қасиеттеріне сәтті қолданудың жаңа салаларын жаулап, мұндай ағаш, металл, тас, табиғи материалдардан түрлі салаларындағы алмастырды. Мұндай заттардың үлкен тобын жүйелеу үшін әртүрлі ерекшеліктерге сәйкес полимерлердің жіктелуі қабылданды. Олар құрамды, алу әдісін, кеңістіктік конфигурацияны және т.б. қамтиды.

Полимерлердің химиялық құрамы бойынша жіктелуі оларды үш топқа бөледі:

  • Органикалық макромолекулалық заттар.
  • Элеорганикалық қосылыстар.
  • Органикалық емес макромолекулалық қосылыстар.


Ең үлкен топ органикалық ЖСҚ - шайырлар, резеңке, өсімдік майларынан, яғни жануарлардан алынатын өнімдерден, сондай-ақ өсімдіктерден тұрады. оттегі, азот және басқа да элементтердің атомы бар көміртек атомдарының бірге негізгі тізбегі осы заттардың макромолекул,.

  • деформацияларды, яғни төмен жүктемелерде икемділікті кері қайтаруға қабілеті болуы;
  • төмен концентрацияларда тұтқыр ерітінділерді құра алады;
  • реагенттің минималды мөлшерінің әсерімен физикалық және механикалық сипаттамаларын өзгерту;
  • механикалық әсерде олардың макромолекулаларының бағытын басқаруға болады.

элементорганикалық қосылу

қамтиды макромолекулалардың органикалық Navy, бейорганикалық элементтердің атомдарынан басқа - кремний, титан, алюминий - органикалық көмірсутекті радикалы және жасанды құрылған табиғи олар емес. Полимерлердің жіктелуі оларды өз кезегінде үш топқа бөледі.

  • Бірінші топ - негізгі тізбектің органикалық радикалдармен қоршалған кейбір элементтердің атомдарынан тұратын зат.
  • Екінші топқа құрамында көміртегі атомдары мен күкірт, азот және басқа элементтер сияқты негізгі тізбегі бар заттар кіреді.
  • Үшінші топқа органомальдық топтармен қоршалған органикалық негізгі тізбектері бар заттар кіреді.

Мысал органосиликон қосылыстары, атап айтқанда кремний, жоғары тозуға төзімді.

магний, алюминий немесе кальций - кремний және металл тотықтары бар жоғары молекулалық негізгі тізбекте бейорганикалық қосылыстар. Оларда жанама органикалық атомдық топтар жоқ. Негізгі тізбектердегі қосылыстар ковалентті және иондық-ковалентті болып табылады, бұл олардың жоғары беріктігі мен жылу тұрақтылығын анықтайды. Оларға асбест, керамика, силикат шыны, кварц кіреді.

Карбоптера және флоттың гетероциклы

Негізгі полимер тізбегінің химиялық құрамы бойынша полимерлерді жіктеу осы заттарды екі үлкен топқа бөледі.

  • Carbochain онда макромолекула әскери-теңіз флоты негізгі тізбегі, көміртек атомдары ғана тұрады.
  • Негізгі тізбекте, көміртегі атомдары бірге, осы затқа қосымша қасиеттер беретін басқа атомдар болып табылатын гетеро-тізбектер.

Осы үлкен топтардың әрқайсысы тізбегі құрылымын ерекшеленетін мынадай кіші тұрады, депутаттарының саны, олардың құрамы, жанынан филиалдары саны:

  • полиэтилен немесе полипропилен тәрізді тізбектердегі қаныққан байланыстары бар қосылыс;
  • негізгі тізбектегі қанықпаған байланыстар, мысалы, полибутадиен;
  • галогенденген макромолекулалық қосылыстар - тефлон;
  • полимерлі спирттер, мысалы, поливинил спирті;
  • Спирттердің туындылары негізінде алынған теңіздер, мысалы - поливинилацетат;
  • альдегидтер мен кетондар негізінде алынған полиокролин сияқты қосылыстар;

  • карбон қышқылынан алынған полимерлер, олардың өкілі полиакрил қышқылы;
  • нитрилдерден (PAN) алынған заттар;
  • хош иісті көмірсутектерден алынған макромолекулалық заттар, мысалы, полистирол.

Гетероатомның сипаты бойынша бөлу

Полимерлердің жіктелуі гетероатомдардың табиғатына байланысты болуы мүмкін, ол бірнеше топты қамтиды:

  • негізгі тізбектегі оттегі атомдары бар - қарапайым және кешенді полиэфирмен және пероксидпен;
  • азот атомдарының негізгі тізбегі - полиаминдер мен полиамидтермен байланыстыру;
  • оттегі атомдары бар заттар, сондай-ақ полиуретан сияқты негізгі тізбектегі азот;
  • Негізгі тізбекдегі күкірт атомдары бар теңіз флоты - полиэфирлер мен политетра сульфидтері;
  • негізгі тізбектегі фосфор атомдары бар қосылыстар.

табиғи полимерлер

Қазіргі уақытта, полимерлердің шығу тегі бойынша химиялық табиғаты бойынша жіктелуі қабылданады, ол оларды келесі түрде бөледі:

  • Табиғи, олар биополимерлер деп аталады.
  • Жоғары молекулалық массасы бар жасанды заттар.
  • Синтетикалық қосылыстар.

Табиғи теңіз флоты Жердегі өмірдің негізін құрайды. Олардың ең маңыздылары ақуыздар - мономерлер аминқышқылдары болып табылатын тірі организмдердің «кірпіштері». барлық биохимиялық реакциялардың қатысатын белоктар, иммундық жүйенің, қан ұюы, сүйек және бұлшық қалыптастыру, энергетика айырбастау және тағы басқа бойынша жұмыс жоқ жұмыс істей алмайды. Нуклеин қышқылдары болмаса, мұрагерлік мәліметтерді сақтау және беру мүмкін емес.

Полисахаридтер - жоғары молекулалық салмақ көмірсулары, олар ақуыздармен бірге метаболизмге қатысады. Полимерлердің шығу тегі бойынша жіктелуі табиғи макромолекулалық заттардың арнайы топқа бөлінуіне мүмкіндік береді.

Жасанды және синтетикалық полимерлер

Жасанды полимерлер табиғи қасиеттермен қамтамасыз ету үшін әр түрлі химиялық модификациялау әдістерімен алынған. Мысал целлюлоза, оның көптеген пластиктері шығарылады. Полимерлердің шығу тегі бойынша жіктелуі оларды жасанды заттар ретінде сипаттайды. Синтетикалық көмірсутектер химиялық түрде полимерлеу немесе поликонденсациялық реакциялар арқылы алынады. Олардың қасиеттері, және, демек, қолдану аймағы макромолекуланың ұзындығына, яғни молекулалық салмаққа байланысты. Неғұрлым көп болса, материал неғұрлым күшті болады. Полимерлердің шығу тегі бойынша өте ыңғайлы жіктелуі. Мысалдар мұны растайды.

желілік макромолекулалар

Полимерлердің кез-келген жіктемесі жеткілікті шартты және әрқайсысының өз кемшіліктері бар, өйткені бұл заттардың осы топтарының барлық сипаттамаларын көрсете алмайды. Дегенмен, бұл оларды жүйелендіруге көмектеседі. Макромолекулалар түріндегі полимерлерді жіктеу оларды келесі үш топ түрінде ұсынады:

  • сызықтық;
  • тармақталған;
  • кеңістік, олар әлі күнге дейін тор деп аталады.

Сызықтық флоттың ұзын, икемді немесе спиральдық тізбектері кейбір ерекше қасиеттерді береді:

  • межмолекулярлық байланыстар пайда болуына байланысты күшті талшықтарды құрайды;
  • олар үлкен және ұзаққа созылуға қабілетті, бірақ сонымен қатар, қайтымды деформациялар;
  • олардың икемділігі - олардың маңызды қасиеті;
  • еріген кезде бұл заттар жоғары тұтқырлығы бар ерітінділерді құрайды.

тармақталған макромолекулалар

Бөлінген полимерлердің де сызықты құрылымы бар, бірақ жанармайдың көптігі бар, негізгіге қарағанда қысқа. Сонымен қатар олардың қасиеттері өзгереді:

  • тармақталған құрылымы бар заттардағы ерігіштігі сызықтық қарағанда жоғары, олар төмен тұтқырлықтың ерітінділерін құрайды;
  • бүйірлік тізбектердің ұзындығын арттыра отырып, молекулярлық күштердің әлсіздігі, бұл материалдың жұмсақтығы мен серпімділігін арттыруға әкеледі;
  • тармақталу дәрежесі неғұрлым жоғары болса, мұндай заттың физикалық қасиеттері қарапайым төмен молекулярлық қосылыстардың қасиеттеріне жақындайды.

үш өлшемді макромолекулалар

Меш макромолекулярлы қосылыстар тегіс (баспалдақ және паркет түрі) және үш өлшемді. Табаққа табиғи резеңке және графит жатады. Кеңістіктегі полимерлерде бір үлкен, үш өлшемді макромолекуланы құрайтын тізбектер арасындағы «көпірлер» бар, олар ерекше қаттылыққа ие.

Мысал ретінде алмас немесе кератин. Меш макромолекулалық қосылыстар резеңке негізі, пластиктің кейбір түрлері, сондай-ақ желімдер мен лактар.

Термопластика және реактопласт

Полимерлердің шыққан және жылыту бойынша жіктелуі температура өзгерген кезде осы заттардың мінез-құлқын сипаттауға арналған. Жылыту кезінде пайда болатын процестерге байланысты әртүрлі нәтижелер алынады. Егер молекулалардың молекулалардың кинетикалық энергиясы ұлғаяды және молекулярлы өзара әрекеттесу әлсірсе, зат жұмсарады, тұтқыр күйге өтеді. Температура төмендегенде, қалыпты жағдайға қайта оралады - оның химиялық табиғаты өзгеріссіз қалады. Мұндай заттар термопластикалық полимерлер деп аталады, мысалы, полиэтилен.

Қосылыстардың тағы бір тобы термосетинг деп аталады. Механизмдер процестер толығымен қызған кезде пайда болады. Қос байланыс немесе функционалдық топтардың қатысуымен олар өзара әрекеттеседі, заттың химиялық сипатын өзгертеді. Ол салқындаған кезде бастапқы формасын қалпына келтіре алмайды. Мысал түрлі шайырлар.

полимерлеу әдісі

Полимерлердің тағы бір классификациясы - алу әдісімен. ЖСН алудың бірнеше жолы бар:

  • Реакцияның иондық механизмі мен еркін радикалды қолдану арқылы жүзеге асырылуы мүмкін полимерлеу.
  • Поликонденсация.

Полимерлеу - бұл мономерлік бірліктерді дәйектілікпен біріктіру арқылы макромолекулаларды қалыптастыру процесі. Олар, әдетте, бірнеше байланыстары бар және циклдық топтары бар төмен молекулалық салмақ заттар. Реакцияда циклдік топтағы қос байланыс немесе байланыстың үзілуі керек және осы мономерлер арасында жаңа пайда болуы керек. Егер сол түрлердің мономерлері реакцияға қатысса, ол гомополимеризация деп аталады. Мономерлердің әртүрлі түрлерін қолданған кезде сополимеризация реакциясы бар.

Полимерлеу реакциясы - бұл өздігінен пайда болатын тізбекті реакция, бірақ оны жеделдету үшін белсенді заттар қолданылады. Бос радикалдық механизммен, процесс бірнеше кезеңде жүреді:

  • Бастама Бұл кезеңде жеңіл, жылу, химиялық немесе жүйеде пайда болған кез-келген басқа әсер арқылы белсенді топтар - радикалдар.
  • Тізбектің ұзындығының өсуі. Бұл кезең жаңа радикалдардың пайда болуымен радикалдарға келесі мономерлерді қосу арқылы сипатталады.
  • Тізбектің сынуы белсенді топтардың белсенді емес макромолекулалардың пайда болуымен өзара әрекеттесуі арқылы алынады.

Тізбектің бөліну уақытын бақылау мүмкін емес, сондықтан макромолекулалар түрлі молекулалық салмақтарда әртүрлі болады.

Полимерлеу реакциясының иондық механизмінің принципі еркін радикалға ұқсас. Бірақ белсенді орталықтар ретінде катиондар мен аниондар жұмыс істейді, сондықтан катионды және анионды полимерлеуді ажыратады. Өнеркәсіпте радикалды полимерлеу ең маңызды полимерлер: полиэтилен, полистирол және тағы басқалардан алынады. Иондық полимерлеу синтетикалық каучуктарды өндіруде қолданылады.

поликонденсация

кейбір төмен молекулалық заттардың жанама өнім ретінде кеңсесі жоғары байланыс қалыптастыру - элементтік құрамы қалыптасқан макромолекула құрылымы қатысатын реакция бастапқы заттар сай емес фактісі бойынша полимерлеу ерекшеленеді поликонденсация. Олар жаңа қарым-қатынас қалыптастыру өзара іс-қимыл функционалдық топтары бар тек қосылыстар, қарапайым заттардың жарылған молекулаларды қатыса алады. Бифункциональды қосылыстардың поликонденсациясы кезінде сызықты полимерлер пайда болады. Реакцияда тармақталған немесе тіпті кеңістіктік құрылымы бар ЖИА құрайтын көпфункционалды қосылыстар бар. Реакция процесінде қалыптасқан, төмен молекулалық салмақ заттар да аралық өнімдермен өзара әрекеттеседі, бұл тізбектің бұзылуына әкеледі. Сондықтан оларды реакция аймағынан шығарып алу керек.

Олардың қатыса алады ешқандай қажетті бастапқы мономерлер, бар сияқты белгілі полимерлер, полимерлеу немесе поликонденсацией белгілі әдістермен алынуы мүмкін емес. Бұл жағдайда, полимер синтез бір-бірімен әрекет болады функционалдық топтар бар жоғары молекулалық қосылыстар жүзеге асырылады.

Күн сайын алдын ала белгіленген қасиеттері бар, осы ғажайып материалдардың жаңа түрлерін санының өсіп ретінде, полимерлер күрделі жіктеу болып табылады, және адамдар онсыз өмірімді елестете емес. Дегенмен, тағы бір проблема бар, кем емес маңызды - олардың қарапайым және арзан пайдалану мүмкіндігі. шешім планетаның өмір үшін өте маңызды болып табылады.