1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Хімія
  3. Полімери в органічній хімії

Полімери в органічній хімії

Тема «Полімери» має особливе значення в курсі органічної хімії. Полімерні речовини так широко поширені в техніці, промисловості, в побуті, повсякденному житті людини, що будь-який випускник загальноосвітньої школи повинен орієнтуватися в різноманітті високомолекулярних сполук, знати їх основні властивості і характеристики. Добре, якщо вчителю вдасться виділити час на ознайомлення з найбільш поширеними полімерними матеріалами, в захоплюючій формі розповісти хлопцям про історію їх відкриття, застосування, властивості, торкнутися питань екологічної безпеки поширення та утилізації пластмас. Оскільки різні типи природних і синтетичних полімерів будуть розглядатися у відповідних розділах програми, в цьому розділі ми наведемо коротку характеристику продуктів полімеризації олефінів та їх похідних.

Перші синтетичні полімери були отримані головним чином випадково. У міру вивчення процесу полімеризації і властивостей утворюються продуктів ці дослідження ставали все більш систематичними. В даний час наше життя неможливо уявити без полімерних матеріалів. Вони все більшою мірою витісняють з нашого побуту природні матеріали, оскільки володіють унікальними і найрізноманітнішими властивостями, порівняно дешеві, легко обробляються, багато підлягають вторинній переробці.

Полімери, які здатні змінювати свою форму при нагріванні або при деформації і зберігати її після охолодження або зняття зусилля, називаються пластмасами (пластиками).

З пластмасами люди познайомилися значно пізніше, ніж з еластомерамі (каучуком і родинними матеріалами). У 1933 р група дослідників під керівництвом Еріка Фосетта і Реджіналд Гібсона проводила досліди з етиленом при підвищеному тиску. Після розтину реактора вони виявили білу речовину, схожу на віск. Елементний аналіз показав, що емпірична формула цієї речовини СН2. Відтворити досвід вдавалося не завжди: в деяких випадках відбувався вибух, іноді етилен не змінився навіть при дуже високому тиску. У 1935 р досліди були відновлені. Фосетт і Гібсон навчилися контролювати отримання воскообразного речовини, змінюючи температуру і тиск. Працював у тій же лабораторії Майкл Перрін встановив, що успішне протікання реакції залежить від присутності в реакторі кисню: при великому його змісті етилен з вибухом окислявся, у відсутності кисню реакція не протікала взагалі.

Отримавши деяку кількість нової речовини, вчені продемонстрували його унікальні властивості: воно легко плавилося, піддаючись формованию, володіло хорошими електроізоляційними властивостями, відрізнялося унікальною хімічною інертністю. Незабаром з’ясувалося, що молекули нової речовини мають дуже велику молекулярну масу: кілька сотень тисяч. Так встановили полімерну природу речовини, названого поліетиленом. Перше застосування поліетилен знайшов в якості ізоляції електропроводів. У 1943 р з поліетилену стали виготовляти посуд, ящики, пляшки, упаковку, предмети домашнього вжитку.

Поліетилен, отриманий Фосетта і Гібсоном мав поруч недоліків. Через сильну розгалуженості макромолекул він мав низьку щільність і недостатню механічну міцність. Такий матеріал називається поліетилен високого тиску ПЕВТ (або низької щільності ПЕНП).

Нові перспективи використання поліетилену з’явилися в 1953 р з відкриттям німецьким вченим Карлом Циглером особливих каталізаторів процесу полімеризації – металоорганічних сполук. Циглер встановив, що в присутності дуже малих кількостей TiCl4 і Al (C2H5) 3 (тріетілалюміній) полімеризація протікає при кімнатній температурі і атмосферному тиску. При цьому виходить полімер з молекулярною масою в кілька мільйонів, великою щільністю за рахунок щільної упаковки практично лінійних молекул і дуже високою механічною міцністю. Такий продукт стали називати поліетиленом низького тиску (ПЕНД). Він став незамінним матеріалом для виробництва труб, відер, деталей машин, кухонного посуду, побутових предметів. Видатне відкриття К. Циглера було гідно оцінено співвітчизниками. Він не тільки став професором у 23 роки, а й перетворився до кінця життя в мультимільйонера, жертвуючи значні суми на розвиток науки.

Наступним логічним кроком у вивченні полімерів стала спроба полімеризації пропілену. Вперше це вдалося зробити в 1954 р італійському вченому Джуліо Натта із застосуванням каталізатора Циглера. Натта модифікував каталізатор таким чином, що полімерні ланцюжки «росли» з його поверхні, як волосся. Але головне, варіюючи умови проведення процесу, можна було отримувати полімер не просто регулярного будови (метальних групи розташовані через один атом вуглецю основний ланцюга), а ізотактичний або атактический. У першому метальних групи розташовуються строго по одну сторону полімерної ланцюжка, у другому їх розташування хаотично.

ПОДІЛИТИСЯ: