Kaj je polimerizacijska reakcija? Reakcija polimerizacije: enačba in primeri

Dolgo časa so ljudje poskušali razumeti vse neverjetne možnosti, ki jih ponuja kemijska znanost. Vendar pa večina zelo pomembnih s tehničnega vidika preprosto ni bilo mogoče izvesti reakcij zaradi pomanjkanja potrebne opreme, preprosto še ni bila zgrajena.

Čas je minil človeških možganov izdali nove rešitve problema. Pojavile so se najbolj neverjetne naprave, tehnična sredstva, ki so kemiji omogočile vstop v novo obdobje, čas izdelkov iz polimernih materialov, ki nam jih daje polimerizacijska reakcija. Primeri takšnih predmetov so zelo številni: od kanalizacijskih cevi do malih gospodinjskih potrebščin (plastične vrečke, posode, igrače, embalaža itd.).

Zgodovina odkrivanja

Do XIX. Stoletja nihče ni slišal za takšne interakcije. To je bilo posledica dejstva, da same snovi, ki bi lahko polimerizirale, niso bile znane. Vendar pa so bili do sredine tega stoletja sprejeti:

• metakrilna kislina;
• izopren;
• vinilklorid;
• stiren in drugi.

Postalo je jasno, katere lastnosti lahko imajo te spojine. Pojavili so se prvi poskusi, da bi empirično dokazali, da vsaka od zgoraj navedenih snovi v polimerizacijski reakciji vstopa zelo pripravno in se oblikuje s temi dragocenimi in nenavadnimi izdelki.

Od takrat so se ti procesi začeli izvajati v velikem obsegu, vendar njihovo bistvo še ni bilo jasno. Znanstveniki so uspeli osvetliti uganko, kako poteka reakcija polimerizacije.

Prispevek znanstvenikov k razvoju znanja o polimerih

Imejmo največja imena v zgodovini raziskav polimerov.

1. K. Ziegler je nemški kemik, ki je veliko prispeval k razvoju znanja o polimerih, organokovinskih spojinah in mehanizmih reakcijskih procesov. Postal je zmagovalec najbolj znane nagrade na področju znanosti.
2. G. Staudinger - nemški znanstvenik, kemik praktik. Opozoril je na naravo kemijskih vezi v polimerih, odkril eno od reakcij, poimenovanih po njem.
3. BV Byzov je domači znanstvenik. Prvi je razvil tehniko sinteze gume iz naftnih derivatov.
4. S. V. Lebedev - ruski znanstvenik, kemik-sintetika. Prva organizirana šola za preučevanje organskih spojin. S kolegi sem delal v ekipi in razvil metodo za pridobivanje gume na industrijski ravni.

Kaj je reakcija polimerizacije, na čem temelji in kako se izvaja? Vsi ti veliki kemiki so to preučili in podrobno opisali. Od takrat, od 20. stoletja, so sinteze polimernih spojin postale razširjene in so začele novo obdobje razvoja in razvoja.

Reakcija polimerizacije: splošni koncept

Če podamo splošno značilnost teh interakcij, je treba najprej opozoriti na sposobnost vseh spojin, da vstopijo v take sinteze. Iz anorganskih spojin je reakcija polimerizacije značilna za naslednje snovi:

• žveplo iz umetnih snovi;
• črni in rdeči fosfor;
• policumulin in karbin;
• polifosfati;
• selena in telurja posebne verižne strukture;
• silicijeve kisline in njegov oksid;
• veliko naravnih mrežnih polimerov, ki tvorijo skorjo.

Te spojine so same polimerne strukture. Če neposredno govorimo o samih reakcijah, zaradi katerih dobimo produkte polimerne strukture, so tu začetne snovi tiste organske spojine, v strukturi katerih je vsaj ena večkratna vez. Ni važno, dvojno, trojno ali dve dvojni in tako naprej.

Tako snov, ki je dovzetna za večkratno vez, vstopi v reakcijo polimerizacije. Ta funkcija omogoča, da povezave hitro uničijo prvotno strukturo in se pretvorijo v popolnoma nove kombinacije. Izvorne molekule iz organske spojine lahko:

• alkenes;
• alkin;
• alkadieni;
• aldehidi;
• halokarboni z večkratno vezjo;
• derivati ​​benzena;
• ketoni.

Vsako leto so na tem področju odkrita nova odkritja, med velikim številom snovi pa je možna reakcija polimerizacije.

Kakšne so po svoji naravi take interakcije? Proces se zmanjša na kompaktiranje molekule in tvorbo več dodatnih ogljikovih vezi med delci. Z drugimi besedami, polimerizacijska reakcija je kombinacija enostavnejših izhodnih enot, imenovanih monomerne enote, v kompleksno makrostrukturo - polimer.

Vse zgoraj navedene organske in anorganske snovi - to so samo monomeri, ki se zaradi interakcije pod vplivom določenih pogojev pretvorijo v polimerne, velike in dolge verige. Molekularna teža izdelek je lahko resnično velik, doseže več deset in več sto tisoč enot.

Iz opisanih primerov je očitno, da je na primer reakcija polimerizacije alkanov nemogoča, saj narava teh ogljikovodikov ne moti prekinitve vezave in konsolidacije strukture.

Primeri polimerov

Razumemo lahko, kako pomembne in pomembne so te interakcije v naravi in ​​v človeškem življenju, če lahko navedemo primere proizvodov, ki jih daje reakcija polimerizacije. Te vključujejo snovi, kot so: t

• nukleinske kisline;
• veverice;
• polisaharidi;
• gume;
• guma;
• Steklo;
• keramika;
• vlakna;
• plastiko in mnoge druge.

Postalo je jasno, zakaj je polimerizacijska reakcija tako pomembna. Primeri jasno kažejo, da brez njega obstoj samega življenja ni mogoč. In če govorimo o udobju, ki obkroža osebo, bi mu bilo odvzeto veliko stvari brez polimernih materialov.

Razvrstitev reakcij

Razdelitev zadevnih reakcij v skupine lahko temelji na različnih znakih. Razmislite o razvrstitvi nekaterih izmed njih.

Po naravi monomernih enot je lahko reakcija polimerizacije dveh vrst:

1. Homopolimerizacija, ko iste snovne enote, monomere, sodelujejo pri sintezi. Tako nastanejo polivinilklorid, polietilen različnih tlakov, polipropilenski materiali.
2. Kopolimerizacija temelji na uporabi različnih monomernih struktur. Torej sintetizirati nekatere vrste gume, gume.

Z vrsto začetka reakcije, to je z njeno iniciacijo, izstopajo:

• fotopolimerizacija;
• toplotna;
• pod vplivom sevanja.

Za značilnosti tehnološkega procesa je mogoče razlikovati stereoregularne reakcije, kot tudi tiste, ki potekajo samo pri visokem tlaku.

Mehanizem pretoka

Bistvo dogajanja med procesi pretvorbe monomerov v polimere je precej zapleteno. Skušali bomo opisati glavne točke in faze.

1. Za začetek tvorbe zelo reaktivnih delcev - radikalov. Njihovo tvorbo povzročajo posebni katalizatorji - iniciatorji procesa (vodikov peroksid, organski hidroperoksidi itd.).
2. Potem so radikali vezani na točko prekinitve dvojne vezi in začne se rast celotne makro verige.
3. Končna faza je prekinitev strukture zaradi kompenzacije vseh valenc elementov v spojinah. Pogosto je za nadzor pridobljenih izdelkov umetno narejen odprt krog. Tako lahko dobite dodatne snovi z manjšo molekulsko maso, bolj čist polimer.

Zato je reakcija polimerizacije značilna za spojine z večkratnimi vezmi.

Polimerizacija nenasičenih ogljikovodikov

Te spojine vključujejo:

• alken - dvojna vez;
• alkinska - trojna vez;
• alkadieni - dve dvojni;
• njihove halogenske derivate.

Glede na vrsto izdelka, ki ga želite dobiti, izberite originalni monomer. Prvi in ​​najuspešnejši sta bili sinteza gume in polietilena. Sodobni ljudje uporabljajo pakete kot zabojnike za smeti, embalažni material, folije za rastlinjake in na mnogih drugih področjih. Vendar pa niti ne razmišljajo o tem, kako se ta neverjetna snov dobi in zakaj je lahko tako drugačna. Izkazalo se je, da temelji na reakciji polimerizacije etilena. To pomeni, da je začetni monomer alkarni ogljikovodik, ki sestoji iz dveh ogljikovih atomov. Njegova empirična (molekularna) formula je C2H4. On je tisti, ki vstopa v proces homopolimerizacije z oblikovanjem ustreznega produkta - polietilena različne kakovosti.

Reakcijska enačba izgleda takole:

n (CH2 = CH2) → (-CH2-CH2-) _n , kjer

n je stopnja polimerizacije monomera, ki navaja število začetnih enot in nato njihovo število v makroskupini.

Glede na reakcijske pogoje, temperaturo, katalizator, lahko dobimo polietilene visokega in nizkega tlaka. Po svojih lastnostih bodo zelo različni.

Pridobivanje gume

Prvič o tem, kako v naši državi pridobiti tako pomemben in dragocen polimer, kot je guma, smo govorili v sovjetski dobi. Takrat je S. V. Lebedev izumil metodo, ki je postala legendarna - proizvodnja sintetičnega izomera naravnega kavčuka na osnovi alkadien izoprena. Istočasno je znanstvenik sam našel surovino tako, da jo je sintetiziral iz etilnega alkohola, pridobljenega iz rastlinske baze. Tako so se rešili problemi visokih stroškov proizvodnje, kar je omogočilo pridobivanje gume v laboratoriju.

Shematsko lahko reakcijo predstavimo kot: izopren → izoprenski kavčuk. Drugo ime za izopren je 2-metilbutadien-1,3. Ena od dveh dvojnih vezi je vpletena v tvorbo gumijastega makromolekule.

Sprejemanje gume

Reakcija polimerizacije etilena (izoprena, klorizoprena) je zelo pomembna. Najpomembnejša pa je posebna reakcija premrežnega polimera z žveplom. Ta postopek se imenuje "vulkanizacija". Rezultat je guma, ki ima velik gospodarski in industrijski pomen.

Polimerizacija stirena

Derivati ​​benzena, kot na primer stiren, so tudi sposobni polimerizirati (v nasprotju z ekstremnimi spojinami, ki s tem niso prilagojene). Tako je reakcija polimerizacije alkanov nemogoča zaradi njihove nizke kemijske aktivnosti in stabilnosti molekule.

Stiren pa ima več vezi, zato ga je mogoče enostavno pretvoriti v polistiren. Ta material se uporablja za izdelavo embalažnih materialov, posode za enkratno uporabo, igrač, izolacijskih materialov in drugih predmetov.