Що таке полімери і мономери?

Одним з найважливіших напрямків в органічної хімії є вивчення і створення полімерних матеріалів, з яких сьогодні виготовляється безліч виробів побутового та промислового призначення.

Це складна тема, але розібратися в ній хоча б в загальних рисах необхідно, щоб краще розуміти властивості і особливості різних видів полімерів.

Що таке мономери?

У органічної хімії мономерами прийнято називати атоми, групи атомів або невеликі молекули, які здатні утворювати стійкі полімерні ланцюжки. Слово утворено від двох грецьких: «моно» – один, одиничний, і «мерос» – частина. Найчастіше в якості мономерів виступають органічні речовини – етилен, ацетилен, алкени і т.д.

Як приклад натуральних мономерів можна згадати амінокислоти, які, полімеризуючись, утворюють складні білкові молекули. Знаходяться в клітинному ядрі нуклеотиди утворюють надзвичайно важливі природні полімери – нуклеїнові кислоти РНК і ДНК. Але переважна більшість полімерів, що використовуються сучасною промисловістю, отримані все ж шляхом органічного синтезу на хімічних підприємствах, з акриламіду і акрилової кислоти, етилену і ацетилену, вінілу хлориду і ін.

Що таке полімери?

Слово «полімер» отримано з грецьких слів «поли» – багато і «мерос» – частина. Це хімічна речовина, переважно органічне, молекула якого складається з великої кількості однакових молекулярних відрізків-мономерів.

Полімери часто називають високомолекулярними сполуками (ВМС), так як їх молекулярна вага надзвичайно високий і досягає сотень тисяч і навіть мільйонів одиниць. Полімери утворюються в результаті хімічних реакцій поліконденсації і полімеризації.

Існує три типи формування полімерних молекул:

  • лінійний, коли мономерні відрізки з’єднані один з одним у вигляді довгого ланцюга двома зв’язками;
  • сітчастий, коли макромолекула утворює сітчасту структуру, а кожен мономер пов’язаний з іншими за допомогою трьох або чотирьох зв’язків;
  • розгалужений, що поєднує в одній молекулі двовалентні (з двома зв’язками) і трьох-чотиривалентність мономери.

Лінійні і розгалужені полімери можуть утворювати еластичні плівки і анізотропні волокна, тоді як сітчасті полімери відрізняються високою міцністю, твердістю і досить високою термостійкістю. Але сильне нагрівання, до температури плавлення, руйнує сітчасту структуру, після чого вона не відновлюється.

Якщо ж нагрівати лінійний або розгалужений полімер, то він перетворюється в пластичну масу, а після застигання відновлює свої властивості, тому вони придатні для багаторазового використання.

Отримання полімерів хімічним шляхом

Полімери утворюються з окремих мономерів в ході процесів поліконденсації або полімеризації. Поліконденсація можлива для мономерів, що складаються з двох або декількох атомних груп. У макромолекулі полімеру, як правило, елементарне ланка відрізняється за складом від вихідної мономера.

В ході реакції деякі атоми губляться, і з них утворюється, крім полімеру, інша речовина. Яскравим прикладом служить поликонденсация капрону з амінокапронової кислоти, що протікає з виділенням молекул води з «втрачених» атомів водню і гідроксильної групи.

В процесі полімеризації поодинокі мономери з’єднуються в молекулу полімеру цілком, без втрати атомів. При цьому кратні зв’язку в молекулах мономера перетворюються в одинарні, а валентні електрони друге зв’язків служать для встановлення зв’язків між молекулами мономерів. Саме так з етилену утворюється поліетилен.

Природні і синтетичні полімери

Деякі види полімерів утворюються природним шляхом. Прикладами натуральних полімерів можуть служити таким поширені речовини, як целюлоза, крохмаль, волокна вовни, шовку або бавовни, натуральний каучук, а також всі види білкових з’єднань.

Більшість видів полімерів отримують штучним шляхом в ході полімерного синтезу з дешевих і доступних видів органічної сировини – кам’яного вугілля, природного газу, різних фракцій нафти і т.д. Це різноманітні пластмаси, синтетичні волокна, спінені матеріали, синтетичний каучук і т.д.

Багато синтетичні полімери по міцності, хімічної стійкості, водонепроникності і ряду інших важливих властивостей істотно перевершують натуральні матеріали. Крім того, у виробництві полімери набагато дешевше природних матеріалів, тому їх широко використовують у всіх сферах промисловості і побуту.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Ядерний синтез