1. Berdasarkan polimer, serat diperoleh dengan memaksa larutan atau lelehan melalui pemintal, diikuti dengan pemadatan - ini adalah poliamida, poliakrilonitril, dll.

2. Film polimer diperoleh dengan ekstrusi melalui cetakan dengan lubang berlubang atau diaplikasikan pada pita bergerak. Mereka digunakan sebagai bahan isolasi dan pengemasan listrik, dasar pita magnetik.

3. Pernis - larutan zat pembentuk film dalam pelarut organik.

4. Perekat, komposisi yang mampu menyambungkan berbagai bahan karena terbentuknya ikatan yang kuat antara permukaannya dengan lapisan perekat.

5. Plastik

6. Komposit (bahan komposit) - basis polimer yang diperkuat dengan pengisi.

10.4.2. Aplikasi polimer

1. Polyethylene tahan terhadap lingkungan yang agresif, tahan lembab, dan dielektrik. Pipa, produk listrik, bagian dari peralatan radio, film isolasi, selubung kabel untuk telepon dan saluran listrik dibuat darinya.

2. Polypropylene - kuat secara mekanis, tahan terhadap tekukan, abrasi, elastis. Digunakan untuk pembuatan pipa, film, tangki penyimpanan, dll.

3. Polystyrene - tahan terhadap asam. Kuat secara mekanis, dielektrik Digunakan sebagai isolasi listrik dan bahan struktural dalam teknik elektro, teknik radio.

4. Polivinil klorida - bahan isolasi listrik yang lambat terbakar, kuat secara mekanis.

5. Polytetrafluoroethylene (PTFE) - dielektrik tidak larut dalam pelarut organik. Ini memiliki sifat dielektrik yang tinggi dalam rentang suhu yang luas (dari -270 hingga 260ºС). Ini juga digunakan sebagai bahan anti gesekan dan hidrofobik.

6. Polymethyl methacrylate (plexiglass) - digunakan dalam teknik kelistrikan sebagai bahan struktural.

7. Poliamida - memiliki kekuatan tinggi, ketahanan aus, sifat dielektrik yang tinggi.

8. Karet sintetis (elastomer).

9. Resin fenol-formaldehida - bahan dasar perekat, pernis, plastik.

10.5. Bahan polimer organik

10.5.1. Resin termoplastik polimerisasi

Polipropilena- polimer termoplastik yang berasal dari gas propilena C 3 H 6. (CH 2 \u003d CH - CH 3)

Formula struktural

[-CH 2 -CH(CH 3)-] n .

Polimerisasi dilakukan dalam bensin pada suhu 70 ° C menurut metode Natta. Dapatkan polimer dengan struktur biasa. Ini memiliki ketahanan kimia yang tinggi dan dihancurkan hanya di bawah aksi 98% H 2 SO 4 dan 50% HNO 3 pada suhu di atas 70 °.

Sifat listrik mirip dengan polietilen. Film ini memiliki permeabilitas gas dan uap yang rendah. Ini digunakan untuk isolasi kabel frekuensi tinggi dan kabel pemasangan, sebagai dielektrik untuk kapasitor frekuensi tinggi.

Poliisobutilena adalah produk polimerisasi gas isobutilena. Formula struktural:

Ada beberapa jenis poliisobutilena, cair dengan berat molekul rendah (1000) dan padat dengan berat molekul tinggi (400000). Itu. tergantung pada tingkat polimerisasi, dapat berupa cairan dengan viskositas berbeda dan elastis seperti karet. Molekul memiliki struktur simetris berfilamen dengan percabangan di kelompok samping. Ini bisa menjelaskan kelengketan bahan, elastisitas yang lebih besar, dibandingkan dengan polietilen. Ini adalah dielektrik dengan ρ = 10 15 – 10 16 Ohm cm,ε \u003d 2,25 - 2,35, kekuatan listrik - 16 - 23 kV / mm.

Ketahanan beku poliisobutilena tergantung pada berat molekulnya, semakin tinggi beratnya, semakin tahan beku poliisobutilena.

Dalam bentuk murni atau dalam komposisi, poliisobutilena digunakan untuk pembuatan pita isolasi; isolasi kabel frekuensi tinggi (dalam komposisi dengan polietilen); segel; senyawa pot isolasi; bahan perekat.

Karena aliran dingin polyisobutylene, campuran seperti karet dari 90% polyisobutylene dan 10% polystyrene dengan lapisan film polystyrene (styroflex) digunakan untuk mengisolasi kabel frekuensi tinggi. Campuran ini memiliki sifat listrik yang tinggi pada kelembaban tinggi.

Polistiren- produk polimerisasi stirena - hidrokarbon tak jenuh - vinilbenzena atau feniletilena -CH 2 CHC 6 H 5.

Molekul stirena agak asimetris, karena adanya gugus fenolik di dalamnya.

Pada suhu normal, stirena adalah cairan transparan yang tidak berwarna. Dari metode untuk mempolimerisasi stirena dan memperoleh dielektrik padat, metode yang paling umum adalah polimerisasi blok dan emulsi.

Styrene beracun dan menyebabkan iritasi kulit, mata dan pernafasan. Debu polistiren membentuk konsentrasi eksplosif dengan udara.

Kepadatan - 1,05 g / cm 3

ρ , Ohm cm, 10 14 – 10 17

ε= 2,55 - 2,52

Polystyrene tahan secara kimiawi, tidak terpengaruh oleh asam pekat (pengecualian HNO 3) dan alkali, larut dalam eter, keton, hidrokarbon aromatik dan tidak larut dalam alkohol, air, minyak nabati.

Tingkat polimerisasi tergantung pada kondisi. Anda bisa mendapatkan polimer dengan berat molekul hingga 600.000. Ini akan menjadi polimer padat. Aplikasi ditemukan untuk polimer dengan M.M. dari 40.000 hingga 150.000 Ketika dipanaskan hingga 180 - 300 ºС, depolimerisasi dimungkinkan. Sifat kelistrikan juga bergantung pada metode polimerisasi dan adanya pengotor polar, terutama pengemulsi.

Produk polistiren diproduksi dengan pengepresan dan pencetakan injeksi. Ini digunakan untuk membuat: film (styroflex), panel lampu, bingkai koil, bagian isolasi sakelar, isolator antena; film untuk kapasitor, dll. Polystyrene dalam bentuk kaset, ring, tutup digunakan untuk mengisolasi kabel frekuensi tinggi.

Kekurangan: ketahanan panas yang rendah dan kecenderungan penuaan yang cepat - munculnya retakan kecil di permukaan jaring; dalam hal ini, kekuatan listrik berkurang dan ε meningkat.

Polidiklorostirena- berbeda dari polistiren dalam kandungan dua atom klorin di setiap mata rantai dan, akibatnya, tahan panas tinggi, tahan panas.

ε= 2,25 - 2,65

PVC- senyawa polimer tinggi sintetik termoplastik dengan struktur linier molekul dari struktur asimetris. Asimetri dan polaritas PVC yang diucapkan dikaitkan dengan klorin.

Diperoleh dengan polimerisasi vinil klorida H 2 C =CH -Cl. Bahan baku untuk produksi adalah dikloroetana dan asetilena. Klorovinil adalah turunan halida dari etilena. Pada suhu normal berupa gas tidak berwarna, pada suhu 12 - 14 ºС berbentuk cair, dan pada -159 ºС berbentuk padat. Polimerisasi vinil klorida dapat dilakukan dengan tiga cara: blok, emulsi dan dalam larutan. Yang paling bisa diterapkan adalah berbasis air. Ada nilai PVC dengan penambahan plasticizer dan filler dengan sifat mekanik berbeda, tahan beku dan tahan panas.

Molekul PVC memiliki bentuk

ε= 3.1 - 3.4 (pada 800 Hz)

ρ = 10 15 - 10 16 Ohm. cm

PVC rendah higroskopis, perubahan sifat dielektrik dalam suasana lembab tidak signifikan.

Produk dibuat dengan menekan, cetakan injeksi, pencetakan, pencetakan.

PVC digunakan dalam bentuk plastik dengan berbagai elastisitas, dalam bentuk pernis untuk pelapis pelindung. Secara kimia tahan terhadap alkali, asam, alkohol, bensin dan minyak mineral. Ester, keton, hidrokarbon aromatik melarutkannya sebagian atau menyebabkan pembengkakan.

PVC digunakan dalam industri listrik pada produk-produk berikut:

a) bank baterai;

b) selang untuk insulasi listrik dan proteksi bahan kimia;

c) insulasi kawat dan kabel telepon (pengganti timah);

d) isolasi gasket, busing dan produk lainnya.

Ini tidak digunakan di sirkuit frekuensi tinggi sebagai dielektrik karena kehilangan dielektrik yang tinggi (konduktivitas tinggi), dan pada suhu di atas 60-70 ºС.

Polivinil asetat- polimer vinil asetat cair diperoleh sebagai hasil interaksi kimiawi asetilena (C 2 H 2) dan asam asetat:

atau CH 2 = CHOCOCH 3 . Dari itu diperoleh vinil asetat- cairan tidak berwarna, bergerak dengan bau halus, terurai pada suhu 400°C.

Bahan polivinil asetat- tidak berwarna, tidak berbau, menempati posisi tengah antara resin dan karet. Sifat-sifatnya tergantung pada tingkat polimerisasi. MM. dari 10.000 hingga 100.000 Suhu pelunakan adalah 40 - 50 ° C.

Produk polimer tinggi pada 50 - 100 ° C menjadi seperti karet, dan pada suhu negatif - padat, cukup elastis.

Semua polimer tahan cahaya, bahkan pada suhu 100°C. Saat dipanaskan, polivinil asetat tidak terdepolimerisasi menjadi monomer, tetapi terurai dengan eliminasi asam asetat. Tidak menyala. Ini adalah polimer polar. Larut dalam eter, keton (aseton), metil (CH 3 OH) dan etil (C 2 H 5 OH) alkohol, tidak larut dalam bensin. Ini membengkak sedikit dalam air, tetapi tidak larut.

Ini terutama digunakan untuk produksi kaca pengaman "triplex". Ini digunakan dalam teknologi isolasi listrik. Pernis berdasarkan itu dihargai karena sifat isolasi listrik yang baik, elastisitas, tahan luntur cahaya, dan tidak berwarna.

Polimetil metakrilat(kaca organik, plexiglass) - sekelompok besar ester polimer tinggi dari asam metakrilat, yang memiliki aplikasi teknis yang besar

Dalam industri listrik, digunakan sebagai bahan pembantu.

Diperoleh dengan polimerisasi metil ester asam metakrilat (metil metakrilat) dengan adanya inisiator.

Pada 573 K, polimetil metakrilat terdepolimerisasi menjadi monomer awal metil metakrilat.

Komposisinya berbeda dari polivinil asetat dengan adanya gugus metil di rantai samping alih-alih hidrogen dan dengan adanya ikatan valensi karbon rantai utama dengan gugus eter tidak melalui oksigen, tetapi melalui karbon.

Memiliki ketahanan panas yang rendah (sekitar 56 ° C); ε = 3,3 - 4,5; P \u003d 2.3 10 13 - 2 10 12 Ohm. m.Tidak cocok untuk isolasi listrik.

Ini digunakan sebagai bahan struktural, optik dan dekoratif, diwarnai dengan pewarna anilin dalam berbagai warna. Kasing dan timbangan instrumen, kaca dan tutup pelindung transparan, bagian peralatan transparan, dll dibuat darinya Kaca organik mudah diproses: dibor, digergaji, diputar, digiling, dipoles. Membungkuk dengan baik, dicap dan direkatkan dengan larutan polimetil metakrilat dalam dikloroetana.

alkohol polivinil- komposisi polimer padat (-CH 2 -CHOH-) n. Itu diperoleh dengan hidrolisis polivinil asetat dengan asam atau alkali. Rumus polivinil alkohol

Polimer linier dengan struktur asimetris. Kehadiran gugus OH di setiap mata rantai menentukan higroskopisitas dan polaritas alkohol yang tinggi. Itu hanya larut dalam air. Memiliki ρ = ​​10 7 Ohm cm. Ini digunakan sebagai bahan pembantu dalam pembuatan sirkuit radio tercetak.

Tahan terhadap jamur dan bakteri. Bahan yang bagus untuk pembuatan membran, selang, panel tahan minyak dan bensin. Pemanasan pada 170°C selama 3-5 jam meningkatkan daya tahan air dan mengurangi kelarutan polivinil alkohol.

Oligoeterakrilat

Oligomer– senyawa kimia dengan berat molekul rata-rata (kurang dari 1000), lebih besar dari monomer dan kurang dari polimer. Properti utama mereka adalah kemampuan untuk berpolimerisasi karena ikatan tak jenuh, yang menentukan struktur spasial atau linier dari produk jadi. Selama polimerisasi, produk dengan berat molekul rendah tidak dilepaskan, oleh karena itu, insulasi yang diperoleh dengan menuangkan oligomer menjadi padat, tanpa rongga dan pori. Mereka tidak memerlukan kondisi khusus untuk polimerisasi (tekanan tinggi, suhu, lingkungan, dll.).

Industri ini memproduksi poliester, poliuretan, senyawa oligomer organosilikon dan modifikasinya.

Bahan bangunan paling modern obat, kain, barang rumah tangga, kemasan dan bahan habis pakai adalah polimer. Ini adalah seluruh kelompok senyawa yang memiliki ciri khas yang membedakan. Ada banyak sekali, tetapi meskipun demikian, jumlah polimer terus bertambah. Lagi pula, ahli kimia sintetis setiap tahun menemukan lebih banyak zat baru. Pada saat yang sama, itu adalah polimer alami yang sangat penting setiap saat. Molekul apa yang menakjubkan ini? Apa properti mereka dan apa saja fiturnya? Kami akan menjawab pertanyaan-pertanyaan ini selama artikel.

Polimer: karakteristik umum

Dari sudut pandang kimia, polimer dianggap sebagai molekul yang memiliki berat molekul besar: dari beberapa ribu hingga jutaan unit. Namun, selain fitur ini, ada beberapa zat lagi yang dapat diklasifikasikan dengan tepat sebagai polimer alami dan sintetis. Ini:

• unit monomer berulang yang terhubung secara konstan menggunakan interaksi yang berbeda;
• tingkat polimerase (yaitu jumlah monomer) harus sangat tinggi, jika tidak, senyawa tersebut akan dianggap sebagai oligomer;
• orientasi spasial tertentu dari makromolekul;
• set penting sifat fisik dan kimia karakteristik hanya untuk kelompok ini.

Secara umum, zat yang bersifat polimer cukup mudah dibedakan dari yang lain. Seseorang hanya perlu melihat formulanya untuk memahaminya. Contoh tipikal adalah polietilen terkenal, banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan industri. Ini adalah produk di mana etena atau etilena masuk. Reaksi di pandangan umum ditulis sebagai berikut:

nCH 2 \u003d CH 2 → (-CH-CH-) n, di mana n adalah derajat polimerisasi molekul, menunjukkan berapa banyak unit monomer yang termasuk dalam komposisinya.

Juga, sebagai contoh, seseorang dapat mengutip polimer alami, yang diketahui semua orang, itu adalah pati. Selain itu, amilopektin, selulosa, protein ayam, dan banyak zat lainnya termasuk dalam kelompok senyawa ini.

Reaksi, yang menghasilkan makromolekul, terdiri dari dua jenis:

• polimerisasi;
• polikondensasi.

Perbedaannya adalah pada kasus kedua, produk interaksi memiliki berat molekul rendah. Struktur polimer bisa berbeda, tergantung pada atom yang membentuknya. Seringkali ada bentuk linier, tetapi ada juga jaring tiga dimensi, sangat kompleks.

Jika kita berbicara tentang gaya dan interaksi yang menyatukan unit monomer, maka kita dapat mengidentifikasi beberapa yang utama:

• pasukan Van der Waals;
• ikatan kimia (kovalen, ionik);
• interaksi elektrostatik.

Semua polimer tidak dapat digabungkan ke dalam satu kategori, karena mereka memiliki sifat yang sama sekali berbeda, metode pembentukan dan melakukan fungsi yang berbeda. Properti mereka juga berbeda. Oleh karena itu, ada klasifikasi yang memungkinkan Anda membagi semua perwakilan kelompok zat ini ke dalam kategori yang berbeda. Ini mungkin didasarkan pada beberapa fitur.

Klasifikasi polimer

Jika kita mengambil komposisi kualitatif molekul sebagai dasar, maka semua zat yang dipertimbangkan dapat dibagi menjadi tiga kelompok.

1. Organik - ini adalah yang termasuk atom karbon, hidrogen, belerang, oksigen, fosfor, nitrogen. Artinya, unsur-unsur yang biogenik. Contohnya termasuk banyak: polietilen, polivinil klorida, polipropilen, viscose, nilon, polimer alami - protein, asam nukleat dan seterusnya.
2. Elemenorganik - yang termasuk beberapa jenis anorganik asing dan tidak Paling sering silikon, aluminium atau titanium. Contoh makromolekul tersebut: polimer kaca, bahan komposit.
3. Anorganik - rantai didasarkan pada atom silikon, bukan karbon. Radikal juga bisa menjadi bagian dari cabang samping. Mereka ditemukan baru-baru ini, di pertengahan abad ke-20. Digunakan dalam kedokteran, konstruksi, teknik dan industri lainnya. Contoh: silikon, cinnabar.

Jika kita membagi polimer berdasarkan asalnya, kita dapat membedakan tiga kelompok.

1. Polimer alami yang penggunaannya sudah banyak dilakukan sejak jaman dahulu. Ini adalah makromolekul seperti itu, yang penciptaannya tidak dilakukan oleh seseorang. Mereka adalah produk dari reaksi alam itu sendiri. Contoh: sutra, wol, protein, asam nukleat, pati, selulosa, kulit, kapas, dan lain-lain.
2. Palsu. Ini adalah makromolekul yang dibuat oleh manusia, tetapi berdasarkan analog alami. Artinya, sifat-sifat polimer alami yang sudah ada hanya diperbaiki dan diubah. Contoh: buatan
3. Sintetis - ini adalah polimer yang pembuatannya hanya dilakukan oleh seseorang. Tidak ada analog alami untuk mereka. Para ilmuwan sedang mengembangkan metode sintesis bahan baru yang akan lebih baik spesifikasi teknis. Beginilah cara sintetik lahir. senyawa polimer berbeda jenis. Contoh: polietilena, polipropilen, rayon, dll.

Ada tanda lain yang mendasari pembagian zat yang dipertimbangkan menjadi beberapa kelompok. Ini adalah reaktivitas dan stabilitas termal. Ada dua kategori untuk parameter ini:

• termoplastik;
• termoseting.

Yang paling kuno, penting dan sangat berharga masih berupa polimer alami. Propertinya unik. Oleh karena itu, kami akan mempertimbangkan lebih lanjut kategori makromolekul ini.

Zat apa yang merupakan polimer alami?

Untuk menjawab pertanyaan ini, pertama-tama mari kita lihat sekeliling kita. Apa yang mengelilingi kita? Organisme hidup di sekitar kita yang memberi makan, bernafas, bereproduksi, berkembang dan menghasilkan buah dan biji. Dan apa yang mereka wakili dari sudut pandang molekuler? Ini adalah koneksi seperti:

• protein;
• asam nukleat;
• polisakarida.

Jadi, masing-masing senyawa di atas merupakan polimer alami. Jadi, ternyata kehidupan di sekitar kita hanya ada karena adanya molekul-molekul tersebut. Sejak zaman kuno, orang telah menggunakan tanah liat, campuran bangunan, dan mortar untuk memperkuat dan membuat rumah, menenun benang dari wol, dan menggunakan kapas, sutra, wol, dan kulit binatang untuk membuat pakaian. Alami polimer organik menemani seseorang di semua tahap pembentukan dan perkembangannya dan dalam banyak hal membantunya mencapai hasil yang kita miliki saat ini.

Alam sendiri memberikan segalanya untuk membuat hidup manusia senyaman mungkin. Seiring waktu, karet ditemukan, sifat-sifatnya yang luar biasa menjadi jelas. Manusia telah belajar menggunakan pati untuk keperluan makanan, dan selulosa untuk keperluan teknis. Kamper juga merupakan polimer alami, yang juga dikenal sejak zaman kuno. Resin, protein, asam nukleat adalah contoh senyawa yang dipertimbangkan.

Struktur polimer alami

Tidak semua perwakilan dari kelas zat ini diatur dengan cara yang sama. Dengan demikian, polimer alami dan sintetik dapat berbeda secara signifikan. Molekul mereka diorientasikan sedemikian rupa sehingga paling menguntungkan dan nyaman untuk ada dari sudut pandang energi. Pada saat yang sama, banyak spesies alami dapat membengkak dan strukturnya berubah dalam prosesnya. Ada beberapa opsi paling umum untuk struktur rantai:

• linier;
• bercabang;
• seperti bintang;
• datar;
• jala;
• tape;
• berbentuk sisir.

Perwakilan makromolekul buatan dan sintetis memiliki massa yang sangat besar, sejumlah besar atom. Mereka dibuat dengan properti yang ditentukan secara khusus. Oleh karena itu, struktur mereka pada awalnya direncanakan oleh manusia. Polimer alami paling sering memiliki struktur linier atau retikulasi.

Contoh makromolekul alami

Polimer alami dan buatan sangat dekat satu sama lain. Bagaimanapun, yang pertama menjadi dasar penciptaan yang kedua. Ada banyak contoh transformasi semacam itu. Mari kita lihat beberapa di antaranya.

1. Plastik putih susu biasa adalah produk yang diperoleh dengan mengolah selulosa dengan asam nitrat dengan penambahan kapur barus alami. Reaksi polimerisasi menyebabkan polimer yang dihasilkan mengeras dan menjadi produk yang diinginkan. Dan plasticizer - kapur barus, membuatnya bisa melunak saat dipanaskan dan berubah bentuk.
2. Sutra asetat, serat tembaga-amonia, viscose - semua ini adalah contoh benang, serat yang diperoleh berdasarkan selulosa. Kain dari kapas alami dan linen tidak begitu kuat, tidak mengkilat, mudah kusut. Tetapi analog artifisial dari kekurangan ini dihilangkan, yang membuat penggunaannya sangat menarik.
3. batu buatan, Bahan bangunan, campuran, pengganti kulit juga merupakan contoh polimer yang diperoleh dari bahan baku alami.

Zat yang merupakan polimer alami ini juga dapat digunakan dalam bentuk aslinya. Ada juga banyak contoh seperti itu:

• damar;
• amber;
• pati;
• amilopektin;
• selulosa;
• wol;
• kapas;
• sutra;
• semen;
• tanah liat;
• jeruk nipis;
• protein;
• asam nukleat dan sebagainya.

Jelas, kelas senyawa yang kami pertimbangkan sangat banyak, praktis penting dan signifikan bagi manusia. Sekarang mari kita lihat lebih dekat beberapa perwakilan polimer alami, yang sangat diminati saat ini.

Sutra dan wol

Formula polimer sutera alam itu rumit, karena itu komposisi kimia dinyatakan oleh komponen-komponen berikut:

• fibroin;
• serisin;
• lilin;
• lemak.

Protein utamanya sendiri, fibroin, mengandung beberapa jenis asam amino dalam komposisinya. Jika Anda membayangkan rantai polipeptidanya, maka akan terlihat seperti ini: (-NH-CH 2 -CO-NH-CH (CH 3) -CO-NH-CH 2 -CO-) n. Dan ini hanya sebagian saja. Jika kita membayangkan bahwa molekul protein sericin yang sama kompleksnya melekat pada struktur ini dengan bantuan gaya van der Waals, dan bersama-sama mereka bercampur menjadi satu konformasi dengan lilin dan lemak, maka jelas mengapa sulit untuk menggambarkan formulanya. dari sutera alam.

Saat ini, China memasok sebagian besar produk ini, karena di ruang terbukanya terdapat habitat alami bagi produsen utama - ulat sutera. Sebelumnya, mulai dari zaman paling kuno, sutera alam sangat dihargai. Hanya orang kaya dan bangsawan yang mampu membeli pakaian darinya. Saat ini, banyak karakteristik kain ini meninggalkan banyak hal yang diinginkan. Misalnya, sangat bermagnet dan kusut, selain itu, kehilangan kilau dan memudar karena paparan sinar matahari. Oleh karena itu, turunan buatan berdasarkan itu lebih banyak digunakan.

Wol juga merupakan polimer alami, karena merupakan produk limbah kulit dan kelenjar sebaceous hewan. Berdasarkan produk protein ini, rajutan dibuat, yang seperti sutra, merupakan bahan yang berharga.

Pati

Pati polimer alami adalah produk limbah tanaman. Mereka memproduksinya sebagai hasil dari proses fotosintesis dan menumpuk di dalamnya bagian yang berbeda tubuh. Komposisi kimianya:

• amilopektin;
• amilosa;
• glukosa alfa.

Struktur spasial pati sangat bercabang, tidak teratur. Berkat amilopektin yang termasuk dalam komposisinya, ia dapat membengkak dalam air, berubah menjadi apa yang disebut pasta. Yang ini digunakan dalam bidang teknik dan industri. Kedokteran, industri makanan, manufaktur perekat wallpaper- ini juga area penggunaan zat ini.

Di antara tumbuhan yang mengandung jumlah maksimum pati, kita dapat membedakan:

• Jagung;
• kentang;
• gandum
• singkong;
• gandum;
• soba;
• pisang;
• sorgum.

Atas dasar biopolimer ini, roti dipanggang, pasta dibuat, jeli, sereal, dan produk makanan lainnya dimasak.

Selulosa

Dari segi kimia, zat ini merupakan polimer yang komposisinya dinyatakan dengan rumus (C 6 H 5 O 5) n. Tautan monomer dalam rantai adalah beta-glukosa. Situs utama kandungan selulosa adalah dinding sel tumbuhan. Itulah mengapa kayu merupakan sumber yang berharga dari senyawa ini.

Selulosa adalah polimer alami yang memiliki struktur spasial linier. Ini digunakan untuk produksi jenis produk berikut:

• produk pulp dan kertas;
• bulu buatan;
• berbagai jenis serat buatan;
• kapas
• plastik;
• bubuk tanpa asap;
• strip film dan sebagainya.

Jelas, nilai industrinya sangat bagus. Agar senyawa yang diberikan dapat digunakan dalam produksi, pertama-tama harus diekstraksi dari tumbuhan. Ini dilakukan dengan memasak kayu dalam waktu lama di perangkat khusus. Proses lebih lanjut, serta reagen yang digunakan untuk pencernaan, berbeda. Ada beberapa cara:

• sulfit;
• nitrat;
• soda;
• sulfat.

Setelah pengolahan tersebut, produk masih mengandung kotoran. Ini didasarkan pada lignin dan hemiselulosa. Untuk menghilangkannya, massa diolah dengan klorin atau alkali.

Dalam tubuh manusia, tidak ada katalis biologis yang mampu memecah biopolimer kompleks ini. Namun, beberapa hewan (herbivora) telah beradaptasi dengan hal ini. Mereka memiliki bakteri tertentu di perut mereka yang melakukannya untuk mereka. Sebagai imbalannya, mikroorganisme menerima energi untuk hidup dan habitat. Bentuk simbiosis ini sangat menguntungkan kedua belah pihak.

Karet

Ini adalah polimer alami dengan berharga kepentingan ekonomi. Ini pertama kali dijelaskan oleh Robert Cook, yang menemukannya dalam salah satu perjalanannya. Itu terjadi seperti ini. Setelah mendarat di sebuah pulau yang dihuni oleh penduduk asli yang tidak dikenalnya, dia diterima dengan ramah oleh mereka. Perhatiannya tertuju pada anak-anak setempat yang sedang bermain dengan benda yang tidak biasa. Tubuh bulat ini terdorong dari lantai dan melambung tinggi, lalu kembali.

Setelah bertanya kepada penduduk setempat tentang terbuat dari apa mainan ini, Cook mengetahui bahwa jus dari salah satu pohon, hevea, mengeras dengan cara ini. Belakangan diketahui bahwa ini adalah biopolimer karet.

Sifat kimia senyawa ini diketahui - isoprena yang telah mengalami polimerisasi alami. Rumus karet (C 5 H 8) n. Sifat-sifatnya, yang membuatnya sangat dihargai, adalah sebagai berikut:

• elastisitas;
• ketahanan aus;
• insulasi listrik;
• tahan air.

Namun, ada juga kerugiannya. Dalam cuaca dingin, menjadi rapuh dan rapuh, dan dalam panas menjadi lengket dan kental. Itulah mengapa menjadi perlu untuk mensintesis analog dari bahan dasar buatan atau sintetis. Saat ini, karet banyak digunakan untuk keperluan teknis dan industri. Produk paling penting berdasarkan mereka:

• karet;
• ebonit.

Amber

Ini adalah polimer alami, karena strukturnya adalah resin, bentuk fosilnya. Struktur spasial adalah bingkai polimer amorf. Ini sangat mudah terbakar dan dapat dinyalakan dengan nyala api korek api. Ini memiliki sifat pendaran. Ini adalah kualitas yang sangat penting dan berharga yang digunakan dalam perhiasan. Perhiasan berbahan dasar amber sangat indah dan laris.

Selain itu, biopolimer ini juga digunakan untuk keperluan medis. Itu terbuat dari itu ampelas, pelapis pernis untuk berbagai permukaan.

Bayangkan situasi berikut. Anda meninggalkan toko dan buru-buru membuang tas ke dalam mobil secepat mungkin. Hal ini dilakukan. Anda dengan cepat memeriksa ponsel Anda dan berada di belakang kemudi. Saat Anda memasuki apartemen, Anda menyeka kaki Anda di atas alas karet, mengeluarkan semuanya dari tas: wajan anti lengket, mainan untuk anak, busa cukur, beberapa kemeja, kertas dinding. Sepertinya mereka tidak melupakan apapun. Anda membawa sebotol air dan pergi ke komputer - saatnya bekerja. Semua yang disebutkan di atas mengandung polimer. Sampai toko.

Polimer - apa itu?

Polimer adalah bahan yang terdiri dari rantai molekul yang panjang dan berulang. Mereka memiliki properti unik tergantung pada jenis molekul yang terhubung dan bagaimana mereka terhubung. Beberapa di antaranya menekuk dan meregang, seperti karet dan poliester. Lainnya keras dan tangguh, seperti epoksi dan kaca organik.

Istilah "polimer" umumnya digunakan untuk menggambarkan plastik, yang merupakan polimer sintetik. Bagaimanapun, polimer alami juga ada: karet dan kayu, misalnya, adalah polimer alami yang tersusun dari hidrokarbon sederhana, isoprena. Protein juga merupakan polimer alami, terdiri dari asam amino. Asam nukleat (DNA dan RNA) adalah polimer nukleotida - molekul kompleks yang terdiri dari basa yang mengandung nitrogen, gula, dan asam fosfat.

Siapa yang memikirkan ini sebelumnya?

Guru dianggap sebagai bapak polimer kimia organik Hermann Staudinger dari ETH Zurich.

Herman Staudinger. Sumber: Wikimedia

Penelitiannya di tahun 1920-an membuka jalan untuk pekerjaan masa depan dengan polimer alami dan sintetik. Dia memperkenalkan dua istilah yang merupakan kunci untuk memahami polimer: polimerisasi dan makromolekul. Pada tahun 1953, Staudinger menerima penghargaan yang memang pantas Penghargaan Nobel"untuk penemuannya di bidang kimia makromolekul".

Polimerisasi adalah metode pembuatan polimer sintetik dengan menggabungkan molekul yang lebih kecil, monomer, menjadi rantai yang disatukan oleh ikatan kovalen. Bermacam-macam reaksi kimia, seperti yang disebabkan oleh panas dan tekanan, mengubah ikatan kimia yang menyatukan monomer. Proses tersebut menyebabkan molekul terikat dalam pola linier, bercabang, atau tiga dimensi, mengubahnya menjadi polimer. Rantai monomer ini juga disebut makromolekul. Satu makromolekul dapat terdiri dari ratusan ribu monomer.

Jenis polimer

Jenis polimer tergantung pada strukturnya. Dari penjelasan di atas, kami memahami bahwa harus ada tiga tipe seperti itu.

polimer linier. Ini adalah senyawa di mana monomernya secara kimiawi lembam satu sama lain dan dihubungkan hanya oleh gaya van der Waals (gaya interaksi antarmolekul (dan interatomik) dengan energi 10–20 kJ / mol. Catatan. ed.). Istilah "linear" sama sekali tidak berarti susunan molekul yang lurus relatif satu sama lain. Sebaliknya, mereka lebih dicirikan oleh konfigurasi bergerigi atau heliks, yang memberikan kekuatan mekanik polimer tersebut.

polimer bercabang. Mereka dibentuk oleh rantai dengan cabang samping (jumlah cabang dan panjangnya berbeda). Polimer bercabang lebih kuat dari polimer linier.

Polimer linier dan bercabang melunak saat dipanaskan dan mengeras kembali saat didinginkan. Properti ini disebut termoplastisitas, dan polimer itu sendiri disebut termoplastik, atau termoplastik. Ikatan antar molekul dalam polimer tersebut dapat diputus dan dihubungkan kembali. Itu artinya botol-botol plastik dapat digunakan untuk memproduksi barang-barang lain yang mengandung polimer, dari permadani hingga jaket bulu domba. Tentu saja, Anda bisa membuat lebih banyak botol. Yang dibutuhkan untuk pemrosesan hanyalah suhu tinggi. Polimer termoplastik tidak hanya dapat dicairkan, tetapi juga dilarutkan, karena ikatan van der Waals mudah robek di bawah pengaruh reagen. Termoplastik termasuk polivinil klorida, polietilen, polistiren, dll.

Jika makromolekul mengandung monomer reaktif, maka ketika dipanaskan, mereka dihubungkan oleh banyak ikatan silang, dan polimer memperoleh struktur spasial. Polimer semacam itu disebut termoset atau termoplastik.

Di satu sisi, termoset memiliki kualitas positif: lebih keras dan tahan panas. Di sisi lain, setelah ikatan antara molekul polimer termoseting putus, tidak dapat dibuat untuk kedua kalinya. Daur ulang dalam hal ini menghilang, dan ini sangat buruk. Polimer yang paling umum dalam kelompok ini adalah poliester, vinilester, dan epoksida.

Polimer adalah zat organik dan anorganik, yang dibagi menjadi berbagai jenis dan pandangan. Apa itu polimer dan bagaimana klasifikasinya?

Sifat umum polimer

Polimer disebut zat makromolekul, yang molekulnya terdiri dari unit struktural berulang yang dihubungkan satu sama lain oleh ikatan kimia. Polimer dapat berupa zat organik dan anorganik, amorf atau kristal. Dalam polimer, selalu ada sejumlah besar unit monomer, jika jumlahnya terlalu kecil, maka ini bukan lagi polimer, melainkan oligomer. Jumlah tautan dianggap cukup jika properti tidak berubah saat tautan monomer baru ditambahkan.

Beras. 1. Struktur polimer.

Zat dari mana polimer diperoleh disebut monomer.

Molekul polimer dapat memiliki struktur linier, bercabang atau tiga dimensi. Berat molekul polimer konvensional berkisar antara 10.000 hingga 1.000.000.

Reaksi polimerisasi adalah karakteristik dari banyak zat organik yang memiliki ikatan rangkap atau rangkap tiga.

Misalnya: reaksi pembentukan polietilen:

nCH 2 \u003d CH 2 -\u003e [-CH 2 -CH 2 -] n

di mana n adalah jumlah molekul monomer yang saling berhubungan selama polimerisasi, atau tingkat polimerisasi.

Polietilen diperoleh dari suhu tinggi Dan tekanan tinggi. Polietilen stabil secara kimiawi, kuat secara mekanis, dan karenanya banyak digunakan dalam pembuatan peralatan di berbagai industri. Ini memiliki sifat isolasi listrik yang tinggi dan juga digunakan sebagai kemasan makanan.

Beras. 2. Bahannya polietilen.

Unit struktural adalah kelompok atom yang berulang kali dalam makromolekul.

Jenis polimer

Menurut asalnya, polimer dapat dibagi menjadi tiga jenis:

• alami. Polimer alami atau alami dapat ditemukan di alam dalam kondisi alami. Kelompok ini meliputi, misalnya, amber, sutera, karet, pati.

Beras. 3. Karet.

• sintetis. Polimer sintetis diperoleh di laboratorium, disintesis oleh seseorang. Polimer tersebut termasuk PVC, polietilen, polipropilen, poliuretan. zat ini tidak ada hubungannya dengan alam.
• palsu. Polimer buatan berbeda dari polimer sintetis karena disintesis, meskipun dalam kondisi laboratorium, tetapi berdasarkan polimer alami. Polimer buatan termasuk seluloid, selulosa asetat, nitroselulosa.

Dari sudut pandang sifat kimianya, polimer dibagi menjadi unsur organik, anorganik, dan organoelemen. Sebagian besar dari semua polimer yang dikenal adalah organik. Ini termasuk semua polimer sintetik. Dasar zat yang bersifat anorganik adalah unsur-unsur seperti S, O, P, H dan lainnya. Polimer semacam itu tidak elastis dan tidak membentuk rantai makro. Ini termasuk polisilan, asam polisilat, poligerman. Polimer elektroorganik mencakup campuran polimer organik dan anorganik. Rantai utama selalu anorganik, rantai sampingnya organik. Contoh polimer adalah polisiloksan, polikarboksilat, poliorganosiklofosfazena.

Semua polimer bisa berbeda keadaan agregasi X. Bisa berupa cairan (pelumas, pernis, perekat, cat), bahan elastis (karet, silikon, busa), serta plastik keras (polietilen, polipropilen).

Pada tahun 1833, J. Berzelius menciptakan istilah "polimer", yang disebutnya sebagai salah satu jenis isomerisme. Zat-zat tersebut (polimer) harus memiliki komposisi yang sama tetapi berat molekulnya berbeda, seperti etilena dan butilena. Kesimpulan J. Berzelius tidak sesuai dengan pemahaman modern tentang istilah "polimer", karena polimer (sintetik) yang sebenarnya belum dikenal pada saat itu. Referensi pertama untuk polimer sintetik berasal dari tahun 1838 (polivinilidena klorida) dan 1839 (polistirena).

Kimia polimer muncul hanya setelah penciptaan teori struktur kimia oleh A. M. Butlerov senyawa organik dan diterima pengembangan lebih lanjut berkat pencarian intensif cara mensintesis karet (G. Bushard, W. Tilden, K Garries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev). Sejak awal 20-an abad ke-20, gagasan teoretis tentang struktur polimer mulai berkembang.

DEFINISI

Polimer- senyawa kimia dengan berat molekul tinggi (dari beberapa ribu hingga jutaan), yang molekulnya (makromolekul) terdiri dari jumlah yang besar pengelompokan berulang (unit monomer).

Klasifikasi polimer

Klasifikasi polimer didasarkan pada tiga fitur: asalnya, sifat kimianya, dan perbedaan rantai utama.

Dari segi asalnya, semua polimer terbagi menjadi natural (alami), yang meliputi asam nukleat, protein, selulosa, karet alam, amber; sintetik (diperoleh di laboratorium melalui sintesis dan tidak memiliki analog alami), yang meliputi poliuretan, polivinilidena fluorida, resin fenol-formaldehida, dll.; buatan (diperoleh di laboratorium dengan sintesis, tetapi berdasarkan polimer alami) - nitroselulosa, dll.

Berdasarkan sifat kimianya, polimer dibagi menjadi polimer organik (berdasarkan monomer - bahan organik - semua polimer sintetik), anorganik (berdasarkan Si, Ge, S, dll. unsur anorganik- polisilan, asam polisilikat) dan organoelemen (campuran polimer organik dan anorganik - polisloksan).

Alokasikan homochain dan polimer heterochain. Dalam kasus pertama, rantai utama terdiri dari atom karbon atau silikon (polisilan, polistiren), yang kedua - kerangka dari berbagai atom (poliamida, protein).

Sifat fisik polimer

Polimer dicirikan oleh dua keadaan agregasi - kristal dan amorf, dan sifat khusus - elastisitas (deformasi reversibel di bawah beban kecil - karet), kerapuhan rendah (plastik), orientasi di bawah aksi medan mekanis terarah, viskositas tinggi, dan pembubaran polimer terjadi melalui pembengkakannya.

Persiapan polimer

Reaksi polimerisasi adalah reaksi berantai, yang merupakan penambahan berurutan molekul senyawa tak jenuh satu sama lain dengan pembentukan produk molekul tinggi - polimer (Gbr. 1).

Beras. 1. Skema umum produksi polimer

Jadi, misalnya, polietilen diperoleh dengan polimerisasi etilen. Massa molekul molekul mencapai 1 juta.

n CH 2 \u003d CH 2 \u003d - (-CH 2 -CH 2 -) -

Sifat kimia polimer

Pertama-tama, polimer akan dicirikan oleh karakteristik reaksi dari gugus fungsi yang ada dalam komposisi polimer. Misalnya, jika polimer mengandung karakteristik gugus hidrokso dari golongan alkohol, maka polimer tersebut akan berpartisipasi dalam reaksi seperti alkohol.

Kedua, interaksi dengan senyawa dengan berat molekul rendah, interaksi polimer satu sama lain dengan pembentukan polimer jaringan atau bercabang, reaksi antar gugus fungsi yang membentuk polimer yang sama, serta penguraian polimer menjadi monomer (penghancuran rantai).

Penerapan polimer

Produksi polimer telah ditemukan aplikasi yang luas dalam berbagai bidang kehidupan manusia industri kimia(manufaktur plastik), teknik mesin dan pembuatan pesawat terbang, di perusahaan penyulingan minyak, di bidang kedokteran dan farmakologi, di pertanian(produksi herbisida, insektisida, pestisida), industri konstruksi(insulasi suara dan panas), produksi mainan, jendela, pipa, barang-barang rumah tangga.

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

CONTOH 1

Latihan	Polystyrene sangat larut dalam non-polar Pelarut organik: benzena, toluena, xilena, karbon tetraklorida. Menghitung fraksi massa(%) polistiren dalam larutan diperoleh dengan melarutkan 25 g polistiren dalam benzena seberat 85 g. (22,73%).
Larutan	Kami menuliskan rumus untuk menemukan fraksi massa: Tentukan massa larutan benzena: m larutan (C 6 H 6) \u003d m (C 6 H 6) / (/ 100%)