Co je polymerizační reakce? Reakce polymerace: rovnice a příklady

Dlouho se lidé pokoušeli uchopit všechny neuvěřitelné možnosti, které nabízí chemická věda. Nicméně, většina z velmi důležitých z technického hlediska, reakce jednoduše nemohla být provedena kvůli nedostatku potřebného vybavení, prostě ještě nebyla postavena.

Čas uběhl lidský mozek vydala nová řešení problému. Nejvíce neuvěřitelné zařízení, technické prostředky, které dovolily chemii vstoupit do nové éry, se objevily doby výroby polymerních materiálů, které nám dává polymerizační reakce. Příklady takových položek jsou extrémně početné: od kanalizačních potrubí až po malé domácí potřeby (plastové tašky, nádobí, hračky, obaly apod.).

Historie objevů

Až do XIX. Století nikdo o takových interakcích neslyšel. To bylo způsobeno tím, že samotné látky, které by mohly polymerizovat, byly neznámé. Nicméně do poloviny tohoto století byly přijaty:

• kyselina methakrylová;
• isopren;
• vinylchlorid;
• styren a další.

Zjistilo se, jaké vlastnosti mají tyto sloučeniny. Objevily se první pokusy empiricky dokázat, že jakákoliv z výše uvedených látek v polymerizační reakci vstoupí velmi ochotně a vytvoří se s těmito hodnotnými a neobvyklými produkty.

Od té doby se tyto procesy začaly provádět ve velkém měřítku, ale jejich podstata ještě nebyla jasná. Vědci se podařilo osvětlit hádanku toho, jak se polymerizační reakce provádí.

Příspěvek vědců k rozvoji znalostí o polymerech

Pojďme jmenovat největší jména v historii výzkumu polymerů.

1. K. Ziegler je německý chemik, který významně přispěl k rozvoji znalostí o polymerech, organokovových sloučeninách, mechanismech reakčních procesů. Stal se vítězem nejslavnějšího ocenění v oboru vědy.
2. G. Staudinger - německý vědec, praktický chemik. Ukázal na povahu chemických vazeb v polymerech, objevil jednu z reakcí, pojmenovaných po něm.
3. BV Byzov je domácí vědec. První vyvinul techniku ​​pro syntézu pryže z ropných produktů.
4. S. V. Lebeděv - ruský vědec, chemist-syntetici. První organizovaná škola pro studium organických sloučenin. Práce v týmu se svými kolegy jsem vyvinula metodu pro získání gumy v průmyslovém měřítku.

Co je polymerizační reakce, na čem je založeno a jak se provádí? Všichni tito velcí chemici to studovali a podrobněji. Od té doby, tj. Od 20. století, se syntéza polymerních sloučenin rozšířila a začala nová éra ve vývoji a vývoji.

Polymerizační reakce: obecný koncept

Pokud dáme obecnou charakteristiku těchto interakcí, pak je třeba nejdříve poznamenat schopnost ne všechny sloučeniny vstupovat do takových syntéz. Z anorganických sloučenin je polymerizační reakce charakteristická pro následující látky:

• plastová síra;
• černý a červený fosfor;
• policumulin a carbin;
• polyfosfáty;
• selen a telur se speciální strukturou řetězu;
• kyselina křemičitá a jeho oxid;
• mnoho přírodních síťových polymerů, které tvoří kůru.

Tyto sloučeniny samotné jsou polymerní struktury. Pokud hovoříme přímo o samotných reakcích, v jejichž důsledku se získávají produkty polymerní struktury, zde se jedná o organické sloučeniny, jejichž struktura je alespoň jednou vícenásobnou vazbou. Nezáleží na tom, dvojité, trojité nebo dvě dvojité a tak dále.

Takže látka, která je citlivá na vícenásobnou vazbu, vstupuje do polymerizační reakce. Právě tato funkce umožňuje, aby spojení rychle zničily původní strukturu a přeměnila se na zcela nové kombinace. Zdrojové molekuly z organických sloučenin může být:

• alkenů;
• alkin;
• alkadieny;
• aldehydy;
• halogenované uhlovodíky s vícenásobnou vazbou;
• benzenové deriváty;
• ketony.

Každý rok se objevují nové objevy v této oblasti a polymerizační reakce je možná mezi obrovským počtem látek.

Co je podle jejich povahy takové interakce? Způsob se snižuje na zhutnění molekuly a vytváření několika dalších vazeb uhlíku mezi částicemi. Jinými slovy, polymerizační reakcí je kombinace jednodušších výchozích jednotek, nazývaných monomerní jednotky, do komplexní makrostruktury - polymeru.

Všechny výše uvedené organické a anorganické látky - jsou to právě monomery, které jsou v důsledku interakce pod vlivem určitých podmínek přeměněny na polymer, velké a dlouhé řetězce. Molekulová hmotnost produkt může být skutečně obrovský, dosahující několik desítek a stovek tisíc jednotek.

Z popsaných příkladů je zřejmé, že například reakce polymerace alkanů je nemožná, jelikož povaha těchto uhlovodíků neruší narušení vazby a konsolidaci struktury.

Příklady polymerů

Dá se pochopit, jak důležité a významné jsou tyto interakce v přírodě a v lidském životě, pokud se dá ukázat příklady produktů, které polymerizační reakce dává. Patří sem látky jako:

• nukleové kyseliny;
• veverky;
• polysacharidy;
• kaučuky;
• pryž;
• sklo;
• keramika;
• vlákna;
• plasty a mnoho dalších.

Je zřejmé, proč je polymerizační reakce tak důležitá. Příklady jasně ukazují, že bez ní samotná existence života je nemožná. A kdybychom mluvili o pohodlí, které obklopuje člověka, byl by zbaven mnoha věcí bez polymerních materiálů.

Klasifikace reakcí

Rozdělení dotyčných reakcí do skupin může být založeno na různých známkách. Zvažte klasifikaci některých z nich.

Podle povahy monomerních jednotek může být polymerizační reakce dvou typů:

1. Homopolymerizace, kdy se na syntéze účastní stejné počáteční jednotky, monomery. Takto se vyrábí polyvinylchlorid, polyethylen různých tlaků, polypropylenové materiály.
2. Kopolymerizace je založena na použití různých monomerních struktur. Takže syntetizujte některé typy gum, gumu.

Podle typu začátku reakce, tj. Jeho začátku, vystupují:

• fotopolymerizace;
• tepelné;
• pod účinkem záření.

Pro charakteristiky technologického procesu lze rozlišit stereoregulární reakce, stejně jako ty, které se odehrávají pouze při vysokém tlaku.

Průtokový mechanismus

Podstata toho, co se děje během procesu přeměny monomerů na polymery, je poměrně komplikované. Budeme se snažit popsat hlavní body a etapy.

1. Na začátku se vytváří vysoce reaktivní částice - radikály. Jejich tvorba je způsobena speciálními katalyzátory - iniciátory procesu (peroxid vodíku, organické hydroperoxidy a tak dále).
2. Pak jsou radikály vázány v okamžiku rozbití dvojité vazby a začíná růst celého makro řetězce.
3. Konečným stupněm je přerušení struktury v důsledku kompenzace všech valencí prvků ve sloučeninách. Často, pro kontrolu získaných produktů, je uměle vytvořen otevřený obvod. Takže můžete získat další látky s nízkou molekulovou hmotností, čistší polymer.

Z tohoto důvodu je polymerizační reakce charakteristická pro sloučeniny s vícenásobnými vazbami.

Polymerizace nenasycených uhlovodíků

Tyto sloučeniny zahrnují:

• alkenes - dvojná vazba;
• alkyn - trojná vazba;
• alkadiens - dva dvojité;
• jejich halogenové deriváty.

V závislosti na druhu produktu, který chcete získat, zvolte původní monomer. První a nejúspěšnější byla syntéza kaučuků a polyethylenu. Moderní lidé používají jako obaly jako odpadky, obalový materiál, fólie pro skleníky av mnoha dalších oblastech. Nicméně, ani nemyslí na to, jak je tato úžasná látka získána a proč to může být tak odlišné. Ukazuje se, že je založen na reakci polymerace ethylenu. To znamená, že počátečním monomerem je alkenový uhlovodík sestávající ze dvou atomů uhlíku. Jeho empirický (molekulární) vzorec je C ₂ H ₄ . Je to ten, kdo vstupuje do procesu homopolymerizace s vytvořením odpovídajícího produktu - polyethylenu různé kvality.

Reakční rovnice vypadá takto:

n (CH2 = CH2) - (-CH2-CH2-) _n , kde

n je stupeň polymerace monomeru, udávající počet výchozích jednotek a pak jejich počet v makroříži.

V závislosti na reakčních podmínkách lze dosáhnout teploty, katalyzátoru, polyethylenů vysokého a nízkého tlaku. Podle vlastností budou velmi odlišné.

Získání kaučuků

Poprvé o tom, jak se v naší zemi dostává takový důležitý a cenný polymer jako pryž, mluvil v době sovětské. Tehdy S. V. Lebedev vynalezl metodu, která se stala legendární - výroba syntetického izomeru přírodního kaučuku na bázi alkadienisoprenu. Současně vědce našel samotnou surovinu způsobem, jak ji syntetizovat z ethanolu odvozeného z rostlinné základny. Byly řešeny problémy s vysokými výrobními náklady, bylo možné v laboratoři získat gumu.

Reakce může být schematicky znázorněna jako: izopren → isoprenový kaučuk. Dalším názvem isoprenu je 2-methylbutadien-1,3. Jedna ze dvou dvojných vazeb se podílí na tvorbě pryžové makromolekuly.

Příjem gumy

Polymerace reakce ethylenu (isopren, chlorisopren) je velmi důležitá. Nejvýznamnější je však reakce zesíťování kaučukového polymeru se sírou zvláštním způsobem. Tento proces se nazývá "vulkanizace". Výsledkem je kaučuk, který má velký ekonomický a průmyslový význam.

Styrenová polymerace

Benzenové deriváty, jako je například styren, jsou také schopné polymerovat (na rozdíl od extrémních sloučenin, které nejsou k tomu adaptovány). Polymerační reakce alkanů je tedy nemožná kvůli jejich nízké chemické aktivitě a stabilitě molekuly.

Styren má na druhé straně mnoho vazeb, takže je snadno přeměněn na polystyren. Tento materiál se používá k výrobě obalových materiálů, jednorázových nádobí, hraček, izolačních materiálů a dalších předmětů.