pentru a raporta numărul 1 în baza contractului
Materiale educaționale și metodologice pentru elevi.
Textul prelegerilor "Chimie și tehnologie a polimerilor"
Curs 1. Ce sunt polimerii (Slide 1)
Acest curs este destinat cunoașterii scurte a studenților cu o direcție importantă a științei, tehnologiei și tehnologiei moderne - domeniul polimerilor (compuși cu înaltă moleculare). Bineînțeles, acest scurt curs se referă doar la toate problemele acestei zone grandioase. Cu toate acestea, sperăm că va facilita, dacă este necesar, să stăpânească în continuare secțiunile necesare ale acestei direcții.
Trebuie remarcat faptul că polimerii au intrat atât de mult în lumea noastră, încât pur și simplu nu acordăm atenție la ceea ce a făcut acest produs sau acel produs. În același timp, obiectele bazate pe polimeri se găsesc în aproape toate sferele vieții umane.
De exemplu, se referă la faptul că o persoană pune pe (Slide 2), produsele utilizate în viața umană (Slide 3), ambalarea produselor alimentare (Slide 4) în cele din urmă, la diverse dispozitive medicale (Slide 5).
2. Surse de polimeri
Unde provin materialele din polimeri, din care provin toate aceste produse?
Există două surse de producție de polimeri. Această izolare de la obiecte naturale (în principal plante și organisme vii) și sinteza de la diferite substanțe chimice.
În acest sens, să se facă distincția între trei clase de polimeri - sunt polimeri naturali derivați din obiecte naturale, polimeri sintetici și polimeri sintetici care sunt obținuți prin reacții chimice (transformări) polimeri naturali (diapozitivul 6).
Mulți dintre reprezentanții acestor grupuri de polimeri, în orice caz, produse din ele, cunoscute aproape tuturor, sunt destul de bune. Acest lucru se poate spune, de exemplu, din polimerii sintetici - polietilenă. din care, în special, a produs un film aplicat în viața de zi cu zi, pentru acoperirea sere, poliamide (Capron și nailon), din care fibra este pentru fabricarea diferitelor produse din rășini epoxidice. în particular, utilizat pentru fabricarea adezivului obișnuit, polietilen tereftalat, din care sunt fabricate sticle de plastic (diapozitivul 7).
Polimerii din grupul de polizaharide pot fi clasificați ca polimeri naturali cunoscuți. cu care ne confruntăm deseori în viață - celuloză, amidon, chitină, care sta la baza cojii de crustacee, proteine. fără de care activitatea vitală a organismelor vii este imposibilă, acizi nucleici care transmit emițătoare de semne de ereditate a organismelor vii, inclusiv oameni, lignină. care reprezintă aproximativ 20-30% din masa plantelor lemnoase (diapozitivul 8).
polimeri artificiali cunoscuți, cum ar fi acetil - și nitroceluloză, care constituie baza de fibre, membrane (primul) film și o peliculă de pulbere și a (a doua), chitosan, produs de dezacetilare al chitinei, este acum considerat ca materie primă valoroasă pentru industria medicală. (2-hidroxietil) amidon este utilizat ca o componentă de substitute de sânge (Slide 9).
3. Semne ale polimerilor
Ce atribute fac posibilă separarea polimerilor de alți compuși chimici și separarea acestora într-o clasă separată de substanțe?
Chiar cuvintele „măsuri poli“, „compuși close-moleculara“, „macromoleculă“, „poli-dimensional“ sau chimie „moleculara macro“, provenit din termenul „poli“ greacă - și o mulțime de „macro“ - mari (Slide 10).
Prin urmare, noțiunea de polimeri a fost formată ca o substanță având o greutate moleculară mare și construită sub forma unui lanț format din unități repetate (legături). În principiu, această viziune este corectă, dar are nevoie, așa cum este clar acum, de anumite adăugiri.
În primul rând, cerința pentru o greutate moleculară mare. Într-adevăr, mulți polimeri sintetici și naturali au o greutate moleculară de peste un milion. Dar, pe de altă parte, gama de lucru a produselor din multe polimeri este foarte diferită și uneori este de numai câteva mii (Slide 11).
Pe de altă parte, compușii individuali cunoscuți sunt de obicei atribuite cu greutate moleculară mică și care au greutăți moleculare se apropie de polimeri cu greutate moleculară, care își găsesc aplicabilitate reală, de exemplu, în sistemele de droguri atunci când îndepărtarea completă a polimerului este necesară din organism după ce a îndeplinit funcția.
Un exemplu de astfel de compus individual cu greutate moleculară joasă este toxina palatoxină, extrasă din polipi corali (Diapozitivul 12).
Rezumând, putem afirma că polimerii au o gamă diferită, extrem de largă de greutăți moleculare, în unele cazuri aproape de compușii complexi cu compuși moleculari complexi (Slide 13).
Următorul aspect este structura lanțului. La primele etape de familiarizare cu polimerii, o reprezentare a fost formată din ele ca compuși cu molecule cu lanț lung (macromolecule), uneori având o structură spațială cu legături încrucișate haotic.
Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea chimiei și a fizicii compușilor macromoleculari, sa constatat că polimerii pot avea multe structuri de macromolecule - de la simple simple până la extrem de complexe. Unele dintre aceste structuri sunt afișate pe acest diapozitiv (Slide 14). După cum puteți vedea, aici sunt cele mai comune structuri liniare, ramificate și spațiale, precum și cele mai rare și special sintetizate - politoxani, dendrime și altele. Cu toate acestea, este important ca în toate aceste structuri să fie posibilă diferențierea fragmentelor de lanț care formează baza macromoleculei.
Vorbind despre structura lanțului de polimer ca o combinație de unități repetate. Trebuie remarcat faptul că, într-adevăr, în majoritatea polimerilor, în orice caz, sintetic obținut dintr-o singură sursă de compus cu greutate moleculară mică (monomer) se observă în fragmentele repetabile de circuit (unități), derivații de monomeri, așa cum se arată pe diapozitiv. În același timp, cei mai proeminenți polimeri ai proteinelor sunt lanțurile construite din unități derivate din mai mult de 20 de aminoacizi, care diferă în grupurile laterale. (Diapozitivul 15). Același lucru se poate spune despre structura lanțului de acid nucleic, pe care o vom lua în considerare în următoarea conferință. Astfel, cerința structurii necesare repetării legăturilor lanțului de polimeri este mai degrabă condiționată.
În cele din urmă, trebuie avut în vedere faptul că metodele de chimie a compușilor cu înaltă moleculară sunt, de asemenea, utilizate pentru a obține unele substanțe cu un conținut scăzut de molecule moleculare. Astfel, de exemplu, prin polimerizarea telomerizată a unui monomer cu greutate moleculară mică în prezența unui întrerupător de lanț, Acidul chlorenic utilizat în sinteza polimerilor și având o greutate moleculară mai mică decât compusul natural acid stearic cunoscut (diagramele 16 și 17).
Astfel, se poate rezuma că alocarea unei substanțe în câmpul polimerilor se poate face în mai multe condiții (Slide 18):
- Prezența unei greutăți moleculare înalte este de obicei în intervalul de la sute la milioane de D.
- Prezența unui lanț macromolecular sau trasarea acestuia într-o structură mai complexă a moleculei de polimer.
- Prezența în lanț a legăturilor repetitive sau a fragmentelor de lanț (nu întotdeauna absolut identice, dar de obicei aproape de natură)
În plus, procedeele care nu conduc neapărat la producerea de compuși cu înaltă moleculare, dar care se desfășoară conform legilor chimiei polimerului, se pot referi la sfera chimiei compușilor cu înaltă moleculă.
3. Formule de polimeri
Cum este posibilă prezentarea polimerilor? Slide 19 (Slide 19) prezintă diferitele opțiuni pentru această imagine.
Desigur, lanțul total de polimer descrie numai în circumstanțe limitate, cum ar fi la afișarea unora dintre macromoleculele de proteine și acizi nucleici, în cazul în care fiecare legătură este afectat în mod dramatic, de exemplu, structura spațială a unei macromolecule, care afectează activitatea sa biologică.
De obicei, aceeași structură a polimerului este afișată prin legătura sa sau ca un set de legături de bază. În aceste cazuri, formula de legătură este limitată pe ambele părți prin cratime care reprezintă legături chimice, paranteze pătrate cu cratime și elipse cu liniuțe.
Este important ca atunci când se descriu reacțiile polimerilor în care participă grupurile de legături, toate calculele sunt efectuate luând în considerare unitatea polimerică și concentrația sa în sistem este exprimată în așa-numitele. moli de bază per volum (de exemplu, pe litru).
4. Clasificarea polimerilor
Clasificarea polimerilor se realizează în concordanță cu structura chimică a lanțului principal, grupurile sale care determină proprietățile polimerului care încadrează fragmentele și structura polimerului. determinată de dispunerea spațială a lanțului și a grupurilor sale laterale.
Astfel, în conformitate cu tipul de atomi care formează macromoleculei, polimerii organici sunt împărțite în, în lanțul care conține C, H, N,, care nu conțin fragmente și grupări hidrocarbonate anorganice, și ambele tipuri de structuri (Slide 19) care conține elementul.
Diapozitivele (diapozitivul 20-23) prezintă exemple de astfel de tipuri diferite.
În concordanță cu tipul de atomi care intră în lanțul principal, se disting homocuplu (pentru majoritatea polimerilor - carbohidrați) și polimeri heterocanieni. În ultimul caz, atomii de diferite tipuri pot intra în lanțul principal (Slide 24).
Exemple de polimeri homo și heterociclu sunt arătați pe diapozitive (diapozitivul 25, 26).
În cazul polimerilor heterocanieni, atribuirea lor la un anumit grup este determinată de structura grupării chimice a lanțului localizat între fragmentele de hidrocarburi, în unele cazuri de tipul de grupuri finale.
De exemplu, pe un diapozitiv (Slide 28) sunt date exemple de poliesteri, policarbonați, poliimide, polimeri epoxi.
În acest caz, astfel de grupări sunt derivați ai compușilor cu conținut molecular scăzut corespunzători, așa cum se arată în acest diapozitiv pentru poliuretani (Slide 28).
În plus, proprietățile polimerilor sunt afectate de localizarea substituenților în unitatea principală. Astfel de structuri sunt denumite în mod obișnuit "cap-cap" și "cap-coada" (Slide 29).
Structura chimică a polimerilor se reflectă în nomenclatorul chimic al acestora. După cum se știe, există un număr de sisteme de nomenclator de compuși chimici. Nomenclatorul IUPAC este recunoscut oficial. Nomenclatorul adoptat în jurnalul abstract "Chemical Abstracts" diferă ușor de acesta. Trebuie remarcat faptul că aceste nume pentru polimeri, în multe cazuri, este extrem de complexă și în specificația standard chimice (de exemplu, într-un brevet de articol) sunt utilizate în mod frecvent nume istoric sunt, de obicei, derivate dintr-un monomer începând cu prefixul „poli-“.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: