ประวัติโพลิเมอร์โพลีเมอร์ชนิดคุณสมบัติและตัวอย่าง

โพลิเมอร์ เป็นสารประกอบโมเลกุลที่มีลักษณะเป็นมวลโมเลกุลสูง (ตั้งแต่หลายพันถึงล้าน) และประกอบด้วยหน่วยจำนวนมากเรียกว่าโมโนเมอร์ซึ่งถูกทำซ้ำ.

เนื่องจากพวกมันมีลักษณะเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่สปีชีส์เหล่านี้จึงเรียกว่า macromolecules ซึ่งให้คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์และแตกต่างอย่างมากจากที่สังเกตในโมเลกุลที่เล็กกว่าเฉพาะกับสารประเภทนี้เช่นความชอบที่มี โครงสร้างแก้วรูปร่าง.

ในทำนองเดียวกันเนื่องจากเป็นกลุ่มโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่มากจึงจำเป็นต้องจัดหมวดหมู่ให้พวกเขาด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงแบ่งออกเป็นสองประเภท: โพลีเมอร์ของแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติเช่นโปรตีนและกรดนิวคลีอิก; และผู้ผลิตสังเคราะห์เช่นไนลอนหรือ lucite (รู้จักกันดีในชื่อ Plexiglas).

นักวิชาการเริ่มการสืบสวนของวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่หลังโพลิเมอร์ในปี 1920 เมื่อพวกเขาสังเกตเห็นด้วยความอยากรู้อยากเห็นและความสับสนว่าสารบางชนิดทำตัวเหมือนไม้หรือยาง จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ของเวลาที่ทุ่มเทให้กับการวิเคราะห์สารเหล่านี้เพื่อนำเสนอในชีวิตประจำวัน.

เมื่อมาถึงระดับหนึ่งของความเข้าใจเกี่ยวกับธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เราสามารถเข้าใจโครงสร้างและความก้าวหน้าในการสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ที่สามารถอำนวยความสะดวกในการพัฒนาและปรับปรุงวัสดุที่มีอยู่รวมทั้งการผลิตวัสดุใหม่.

ยิ่งไปกว่านั้นเป็นที่รู้กันว่าโพลิเมอร์ที่มีความสำคัญจำนวนมากนั้นมีอยู่ในโครงสร้างของไนโตรเจนหรืออะตอมของออกซิเจนซึ่งติดอยู่กับอะตอมของคาร์บอนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสายโซ่หลักของโมเลกุล.

ขึ้นอยู่กับกลุ่มหน้าที่หลักที่เป็นส่วนหนึ่งของโมโนเมอร์พวกมันจะถูกตั้งชื่อ ตัวอย่างเช่นถ้าโมโนเมอร์นั้นถูกสร้างขึ้นโดยเอสเตอร์ก็จะเกิดโพลีเอสเตอร์ขึ้นมา.

ดัชนี

• 1 ประวัติของโพลิเมอร์
  • 1.1 ศตวรรษที่ 19
  • 1.2 ศตวรรษที่ 20
  • 1.3 ศตวรรษ XXI
• 2 พอลิเมอไรเซชัน
  • 2.1 การเกิดพอลิเมอไรเซชันโดยปฏิกิริยาเพิ่มเติม
  • 2.2 การเกิดพอลิเมอไรเซชันโดยปฏิกิริยาการควบแน่น
  • 2.3 รูปแบบอื่นของการเกิดพอลิเมอร์
• โพลิเมอร์ 3 ชนิด
• 4 คุณสมบัติ
• 5 ตัวอย่างของโพลีเมอร์
  • 5.1 สไตรีน
  • 5.2 Polytetrafluoroethylene
  • 5.3 โพลีไวนิลคลอไรด์
• 6 อ้างอิง

ประวัติความเป็นมาของโพลีเมอร์

ประวัติความเป็นมาของโพลีเมอร์ควรได้รับการแก้ไขโดยเริ่มจากการอ้างอิงถึงโพลีเมอร์แรกที่มีการรับรู้.

ด้วยวิธีนี้วัสดุบางอย่างจากธรรมชาติที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมาตั้งแต่สมัยโบราณ (เช่นเซลลูโลสหรือหนัง) ส่วนใหญ่ประกอบด้วยพอลิเมอร์.

ศตวรรษที่ 19

ตรงกันข้ามกับสิ่งที่เราคิดว่าองค์ประกอบของโพลีเมอร์นั้นไม่เป็นที่รู้จักที่จะเปิดเผยจนกระทั่งเมื่อสองสามศตวรรษที่แล้วเมื่อพวกเขาเริ่มที่จะพิจารณาว่าสารเหล่านี้ก่อตัวขึ้นได้อย่างไรและพยายามหาวิธีการบางอย่าง.

ครั้งแรกที่มีการใช้คำว่า "โพลีเมอร์" ในปี 1833 ขอบคุณนักเคมีชาวสวีเดนชื่อJöns Jacob Berzelius ผู้ใช้มันเพื่ออ้างถึงสารของธรรมชาติอินทรีย์ที่มีสูตรเชิงประจักษ์เดียวกัน แต่มีมวลโมเลกุลที่แตกต่างกัน.

นักวิทยาศาสตร์คนนี้ยังรับผิดชอบในการสร้างคำศัพท์อื่น ๆ เช่น "isomer" หรือ "ตัวเร่งปฏิกิริยา"; แม้ว่ามันควรจะสังเกตว่าในเวลานั้นแนวคิดของการแสดงออกเหล่านี้แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากสิ่งที่พวกเขาหมายถึงในปัจจุบัน.

หลังจากการทดลองบางอย่างเพื่อให้ได้โพลิเมอร์โพลีเมอร์จากการเปลี่ยนรูปของพอลิเมอร์ธรรมชาติการศึกษาของสารประกอบเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องมากขึ้น.

วัตถุประสงค์ของการตรวจสอบเหล่านี้คือเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดของคุณสมบัติที่รู้จักกันดีของโพลีเมอร์เหล่านี้และการได้รับสารใหม่ที่สามารถตอบสนองวัตถุประสงค์เฉพาะในด้านต่าง ๆ ของวิทยาศาสตร์.

ศตวรรษที่ 20

เมื่อสังเกตว่ายางนั้นละลายได้ในตัวทำละลายของธรรมชาติอินทรีย์และจากนั้นวิธีการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นแสดงให้เห็นลักษณะที่ผิดปกติบางอย่างนักวิทยาศาสตร์ถูกรบกวนและไม่ทราบวิธีที่จะอธิบายพวกเขา.

จากการสังเกตเหล่านี้สรุปว่าสารเช่นนี้แสดงพฤติกรรมที่แตกต่างจากโมเลกุลขนาดเล็กลงอย่างที่พวกเขาสามารถสังเกตได้ในขณะที่ศึกษายางและคุณสมบัติของมัน.

พวกเขาตั้งข้อสังเกตว่าการแก้ปัญหาการศึกษามีความหนืดสูงลดลงอย่างมีนัยสำคัญในจุดเยือกแข็งและความดันออสโมติกของขนาดเล็ก โดยสิ่งนี้มันสามารถอนุมานได้ว่ามีหลายโมลของมวลโมลาร์ที่สูงมาก แต่นักวิชาการปฏิเสธที่จะเชื่อในความเป็นไปได้นี้.

ปรากฏการณ์เหล่านี้ซึ่งปรากฏอยู่ในสารบางอย่างเช่นเจลาตินหรือฝ้ายทำให้นักวิทยาศาสตร์คิดว่าสารชนิดนี้ประกอบด้วยกลุ่มโมเลกุลขนาดเล็กเช่น C₅H₈ หรือ C₁₀H₁₆, เชื่อมโยงกันด้วยแรงระหว่างโมเลกุล.

แม้ว่าความคิดที่ผิดพลาดนี้ยังคงมีอยู่เป็นเวลาหลายปี แต่คำจำกัดความที่ยังคงมีอยู่จนถึงปัจจุบันนี้ได้รับการยอมรับโดยนักเคมีชาวเยอรมันและผู้ชนะรางวัลโนเบลสาขาเคมี Hermann Staudinger.

ศตวรรษที่ 21

คำจำกัดความปัจจุบันของโครงสร้างเหล่านี้เป็นสารโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะโควาเลนต์ได้รับการประกาศเกียรติคุณในปี 1920 โดย Staudinger ซึ่งยืนยันในการคิดค้นและดำเนินการทดลองจนกระทั่งพบหลักฐานของทฤษฎีนี้ในช่วงสิบปีถัดไป.

การพัฒนา "พอลิเมอร์เคมี" ที่เรียกว่าการพัฒนาเริ่มขึ้นและตั้งแต่นั้นมาก็มีเพียงความสนใจของนักวิจัยทั่วโลกนับในหน้าประวัติศาสตร์ที่สำคัญมากนักวิทยาศาสตร์ซึ่งอยู่ใน Giulio Natta, Karl Ziegler นอกเหนือจากชื่อก่อนหน้านี้แล้ว Charles Goodyear.

ในปัจจุบันมีการศึกษาโมเลกุลของพอลิเมอร์ในพื้นที่ทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ เช่นวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์หรือชีวฟิสิกส์ซึ่งสารที่เกิดจากการเชื่อมโยงโมโนเมอร์ผ่านพันธบัตรโควาเลนต์ด้วยวิธีการและวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน.

แน่นอนว่าจากโพลีเมอร์ธรรมชาติเช่นโพลิไอโซพรีนไปจนถึงต้นกำเนิดสังเคราะห์เช่นโพลิสไตรีนพวกมันถูกนำมาใช้บ่อยมากโดยไม่เบี่ยงเบนจากสปีชีส์อื่นเช่นซิลิโคนทำขึ้นจากโมโนเมอร์.

นอกจากนี้สารประกอบเหล่านี้หลายชนิดที่มีต้นกำเนิดจากธรรมชาติและสังเคราะห์นั้นประกอบไปด้วยโมโนเมอร์สองกลุ่มหรือมากกว่านั้นชนิดโพลีเมอร์เหล่านี้ได้รับชื่อโคพอลิเมอร์.

พอลิเมอ

เพื่อที่จะเจาะลึกปัญหาของโพลีเมอร์เราต้องเริ่มต้นด้วยการพูดถึงที่มาของคำว่าโพลีเมอร์ซึ่งมาจากคำภาษากรีก polys, ซึ่งหมายความว่า "มาก"; และ ปลากะรัง, ซึ่งหมายถึง "ส่วน" ของบางสิ่งบางอย่าง.

คำนี้ใช้เพื่อระบุสารประกอบโมเลกุลที่มีโครงสร้างประกอบด้วยหน่วยทำซ้ำจำนวนมากซึ่งทำให้คุณสมบัติของมวลโมเลกุลสัมพัทธ์สูงและลักษณะที่แท้จริงอื่น ๆ ของเหล่านี้.

ดังนั้นหน่วยที่ประกอบขึ้นเป็นโพลิเมอร์จะขึ้นอยู่กับชนิดของโมเลกุลที่มีมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของขนาดเล็ก.

ในลำดับความคิดนี้คำว่าพอลิเมอไรเซชั่นจะใช้กับโพลีเมอร์สังเคราะห์เท่านั้นโดยเฉพาะกับกระบวนการที่ใช้เพื่อให้ได้มาโครโมเลกุลประเภทนี้.

ดังนั้นโพลีเมอไรเซชันสามารถถูกกำหนดเป็นปฏิกิริยาทางเคมีที่ใช้ในการรวมกันของโมโนเมอร์ (ทีละครั้ง) เพื่อผลิตโพลิเมอร์ที่สอดคล้องกันจากพวกเขา.

ด้วยวิธีนี้การสังเคราะห์โพลีเมอร์จะดำเนินการผ่านปฏิกิริยาหลักสองประเภท: ปฏิกิริยาเพิ่มเติมและปฏิกิริยาควบแน่นซึ่งจะอธิบายในรายละเอียดด้านล่าง.

การเกิดพอลิเมอร์โดยปฏิกิริยาบวก

โพลีเมอไรเซชันประเภทนี้มีส่วนร่วมของโมเลกุลที่ไม่อิ่มตัวซึ่งมีพันธะคู่หรือสามในโครงสร้างโดยเฉพาะคาร์บอน - คาร์บอน.

ในปฏิกิริยาเหล่านี้โมโนเมอร์ได้รับการรวมเข้าด้วยกันโดยไม่ต้องกำจัดอะตอมใด ๆ ของพวกมันซึ่งชนิดของพอลิเมอร์สังเคราะห์โดยการแตกหรือเปิดวงแหวนสามารถทำได้โดยไม่ต้องกำจัดโมเลกุลขนาดเล็ก.

จากมุมมองของจลนศาสตร์พอลิเมอไรเซชั่นนี้สามารถมองเห็นเป็นปฏิกิริยาสามขั้นตอน: การเริ่มต้นการขยายพันธุ์และการเลิกจ้าง.

ประการแรกการเริ่มต้นของปฏิกิริยาเกิดขึ้นซึ่งความร้อนถูกนำไปใช้กับโมเลกุลที่ถือเป็นผู้ริเริ่ม (แสดงเป็น R₂) เพื่อสร้างสองสายพันธุ์ที่รุนแรงในวิธีต่อไปนี้:

R₂ → 2R ∙

หากการผลิตโพลีเอทธิลีนถูกใช้เป็นตัวอย่างขั้นตอนต่อไปคือการแพร่กระจายซึ่งการเกิดปฏิกิริยาที่รุนแรงเกิดขึ้นใกล้กับโมเลกุลของเอทิลีนและสปีชีส์ใหม่จะเกิดขึ้นดังนี้

R ∙ + CH₂= CH₂ → R-CH₂-CH₂∙

หัวรุนแรงใหม่นี้จะถูกรวมเข้ากับโมเลกุลเอทิลีนอีกอันหนึ่งและกระบวนการนี้จะดำเนินต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งการรวมตัวของสายโซ่ยาวสองอันเพื่อสร้างโพลีเอทิลีนในที่สุดในปฏิกิริยาที่เรียกว่าการยุติ.

การเกิดพอลิเมอร์โดยปฏิกิริยาการควบแน่น

ในกรณีของการเกิดพอลิเมอไรเซชันโดยปฏิกิริยาการควบแน่นการรวมกันของโมโนเมอร์สองชนิดที่แตกต่างกันมักเกิดขึ้นนอกเหนือจากการกำจัดโมเลกุลขนาดเล็กซึ่งเป็นผลมาจากน้ำ.

ในทำนองเดียวกันโพลีเมอร์ที่ผลิตโดยปฏิกิริยาเหล่านี้มักจะมี heteroatoms เช่นออกซิเจนหรือไนโตรเจนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างหลักของพวกเขา นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นที่หน่วยทำซ้ำที่แสดงถึงฐานของห่วงโซ่ของมันไม่ได้มีจำนวนทั้งสิ้นของอะตอมที่อยู่ในโมโนเมอร์ซึ่งมันสามารถสลายตัวได้.

ในอีกทางหนึ่งมีวิธีการที่ได้รับการพัฒนามากขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ในหมู่ที่พลาสมาโพลีเมอไรเซชันโดดเด่นซึ่งมีลักษณะไม่เห็นด้วยอย่างสมบูรณ์แบบใด ๆ กับพอลิเมอร์ประเภทต่าง ๆ ที่ได้อธิบายไว้ข้างต้น.

ด้วยวิธีนี้ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอไรเซชันของต้นกำเนิดสังเคราะห์ทั้งการเติมและการควบแน่นอาจเกิดขึ้นได้ในกรณีที่ไม่มีหรือมีสปีชี่เร่งปฏิกิริยา.

การรวมตัวของพอลิเมอไรเซชั่นถูกใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตสารประกอบหลายชนิดที่มีอยู่ในชีวิตประจำวันเช่น dacron (รู้จักกันดีในชื่อโพลีเอสเตอร์) หรือไนลอน.

รูปแบบอื่นของการเกิดพอลิเมอร์

นอกเหนือจากวิธีการสังเคราะห์โพลีเมอร์สังเคราะห์เหล่านี้แล้วยังมีการสังเคราะห์ทางชีวภาพซึ่งถูกกำหนดให้เป็นพื้นที่การศึกษาที่รับผิดชอบการตรวจสอบของพอลิเมอร์ชีวภาพซึ่งแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก:.

ในสิ่งมีชีวิตการสังเคราะห์สามารถทำได้ตามธรรมชาติผ่านกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการมีตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นเอนไซม์โพลีเมอเรสในการผลิตโพลีเมอร์เช่นกรด deoxyribonucleic (DNA).

ในกรณีอื่น ๆ เอนไซม์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในการเกิดพอลิเมอร์ทางชีวเคมีคือโปรตีนซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากกรดอะมิโนและมีความสำคัญในกระบวนการทางชีวภาพส่วนใหญ่.

นอกจากสารชีวภาพที่ได้จากวิธีการเหล่านี้แล้วยังมีสารอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องในเชิงพาณิชย์เช่นยางวัลคาไนซ์ที่ผลิตผ่านการให้ความร้อนของยางธรรมชาติจากแหล่งกำเนิดในที่ที่มีกำมะถัน.

ดังนั้นเทคนิคที่ใช้ในการสังเคราะห์พอลิเมอร์ผ่านการดัดแปลงทางเคมีของพอลิเมอร์ที่มาจากธรรมชาติคือการตกแต่งการเชื่อมข้ามและการเกิดออกซิเดชัน.

ประเภทของพอลิเมอร์

ประเภทของพอลิเมอร์สามารถจำแนกได้ตามลักษณะที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นพวกมันถูกจำแนกเป็นเทอร์โมพลาสติกเทอร์โมเซ็ตหรืออีลาสโตเมอร์ตามการตอบสนองทางกายภาพของพวกมันต่อภาวะโลกร้อน.

นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับชนิดของโมโนเมอร์ที่พวกมันก่อตัวขึ้นพวกมันสามารถเป็นโฮโมโพลีเมอร์หรือโคพอลิเมอร์.

ในทำนองเดียวกันตามชนิดของการเกิดพอลิเมอไรเซชันซึ่งสามารถผลิตได้คือโพลีเมอร์เพิ่มหรือควบแน่น.

นอกจากนี้ยังสามารถหาโพลีเมอร์ธรรมชาติหรือสังเคราะห์ได้ตามแหล่งกำเนิดของมัน u อินทรีย์หรืออนินทรีขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี.

สรรพคุณ

- คุณลักษณะที่โดดเด่นที่สุดคือเอกลักษณ์ซ้ำของโมโนเมอร์ซึ่งเป็นพื้นฐานของโครงสร้าง.

- คุณสมบัติทางไฟฟ้าของมันแตกต่างกันไปตามวัตถุประสงค์.

- พวกเขามีคุณสมบัติเชิงกลเช่นความยืดหยุ่นหรือความต้านทานแรงดึงซึ่งกำหนดพฤติกรรม macroscopic ของพวกเขา.

- โพลีเมอร์บางตัวมีคุณสมบัติทางแสงที่สำคัญ.

- โครงสร้างทางจุลภาคที่พวกมันมีผลกระทบโดยตรงต่อคุณสมบัติอื่น ๆ.

- ลักษณะทางเคมีของพอลิเมอร์นั้นพิจารณาจากปฏิกิริยาประเภทที่น่าสนใจระหว่างโซ่ที่เกิดขึ้น.

- คุณสมบัติการขนส่งของมันเกี่ยวข้องกับความเร็วของการเคลื่อนที่ระหว่างโมเลกุล.

- พฤติกรรมของสถานะการรวมตัวนั้นสัมพันธ์กับสัณฐานวิทยาของมัน.

ตัวอย่างของพอลิเมอร์

ในบรรดาพอลิเมอร์จำนวนมากที่มีอยู่มีดังต่อไปนี้:

สไตรีน

ใช้ในภาชนะประเภทต่าง ๆ รวมทั้งในภาชนะที่ใช้เป็นฉนวนกันความร้อน (เพื่อทำน้ำเย็นหรือเก็บน้ำแข็ง) และแม้แต่ในของเล่น.

polytetrafluoroethylene

รู้จักกันดีในชื่อ Teflon มันถูกใช้เป็นฉนวนไฟฟ้าในการผลิตม้วนและสำหรับเคลือบเครื่องครัว.

โพลีไวนิลคลอไรด์

ใช้ในการผลิตช่องสำหรับผนัง, กระเบื้อง, ของเล่นและท่อโพลีเมอร์นี้เป็นที่รู้จักในเชิงพาณิชย์เป็นพีวีซี.

การอ้างอิง

1. วิกิพีเดีย ( N.d. ) ลิเมอร์ สืบค้นจาก en.wikipedia.or
2. ช้างอาร์ (2550) เคมีรุ่นที่เก้า เม็กซิโก: McGraw-Hill.
3. LibreTexts ( N.d. ) โพลิเมอร์เบื้องต้น. สืบค้นจาก chem.libretexts.org
4. Cowie, J. M. G. , และ Arrighi, V. (2007) โพลิเมอร์: เคมีและฟิสิกส์ของวัสดุสมัยใหม่รุ่นที่สาม ดึงมาจาก books.google.co.th
5. Britannica, E. (s.f. ) ลิเมอร์ สืบค้นจาก britannica.com
6. Morawetz, H. (2002) โพลิเมอร์: ต้นกำเนิดและการเติบโตของวิทยาศาสตร์ ดึงมาจาก books.google.co.th