Բնական պոլիմերային - դիմումը բանաձեւով եւ

Ժամանակակից շինանյութերի, դեղորայքի, հյուսվածքների, կենցաղային իրերի, փաթեթավորման եւ սպառման նյութերի մեծ մասը պոլիմերներ են: Սա միանգամայն տարբեր հատկանիշներ ունեցող միացությունների մի ամբողջ խումբ է: Կան շատեր, բայց չնայած դրան, պոլիմերների թիվը շարունակում է աճել: Ի վերջո, սինթետիկ քիմիկոսները ամեն տարի ավելի ու ավելի շատ նոր նյութեր են հայտնաբերում: Միեւնույն ժամանակ, դա բնական պոլիմեր էր, որն ամեն ժամանակ հատուկ նշանակություն ուներ: Ինչ են այս զարմանահրաշ մոլեկուլները: Որոնք են դրանց հատկությունները եւ ինչ հատկանիշներ: Մենք կպատասխանենք այս հարցերին հոդվածի ընթացքում:

Պոլիմերներ. Ընդհանուր բնութագրեր

Քիմիայի տեսանկյունից սովորաբար դիտարկել հսկայական մոլեկուլային զանգված ունեցող մի քանի հազարից մինչեւ միլիոնավոր միավորներ ունեցող պոլիմեր: Այնուամենայնիվ, այս առանձնահատկությունից բացի, կան եւս մի քանի, ըստ որի նյութերը կարելի է դասակարգել որպես բնական եւ սինթետիկ պոլիմերներ: Սրանք են.

• Մշտապես կրկնող մոնոմերային կապեր, որոնք կապված են տարբեր փոխազդեցությունների միջոցով.
• Պոլիմերացման աստիճանը (այսինքն, մոնոմերների քանակը) պետք է շատ բարձր լինի, հակառակ դեպքում բարդը համարվում է օլիգոմեր:
• Macromolecule- ի որոշակի տարածական կողմնորոշում;
• Մի շարք կարեւոր ֆիզիկաքիմիական հատկություններ, որոնք բնորոշ են միայն այս խմբի համար:

Ընդհանրապես, պոլիմերային բնույթի նյութը բավականին հեշտ է տարբերակել մյուսներից: Մեկը միայն հասկանալ դրա բանաձեւը: Տիպիկ օրինակ է հայտնի պոլիէթիլենը, որը լայնորեն կիրառվում է առօրյա կյանքում եւ արդյունաբերությունում: Այն պոլիմերացման ռեակցիայի արդյունք է, որի մեջ մտնում է էթենենի կամ էթիլենի անօրգանական ածխաջրածին : Ընդհանուր ձեւով արձագանքը հետեւյալն է.

NCH ₂ = CH ₂ → (-CH-CH-) _n , որտեղ n- ը մոլեկուլների պոլիմերացման աստիճանն է, ցույց տալով, թե որքան մոնոմերային միավորներ են ընդգրկված դրանց կազմում:

Բացի այդ, որպես օրինակ, կարելի է նշել բնական պոլիմեր, որը բոլորին հայտնի է, օսլա է: Բացի այդ, ամիլոպեկտինը, ցելյուլոզը, հավի սպիտակուցը եւ բազմաթիվ այլ նյութեր պատկանում են միացությունների այս խմբին:

Ռեակցիաները, որոնց արդյունքում կարող են ձեւավորվել մակրոմոլեկուլները, երկու տեսակ են `

• Polymerization;
• Polycondensation.

Տարբերությունն այն է, որ երկրորդ դեպքում փոխազդեցության արտադրանքը ցածր-մոլեկուլային է: Պոլիմերի կառուցվածքը կարող է տարբեր լինել, այն կախված է այն ատոմներից, որոնք ձեւավորվում են: Գծային ձեւերը հաճախ հանդիպում են, բայց կան նաեւ եռաչափ ցանց, շատ բարդ:

Եթե խոսենք միմյանց հետ կապող ուժերի եւ փոխազդեցությունների մասին, ապա մենք կարող ենք բացահայտել մի քանի հիմնական:

• Վան դեր Վաալսի ուժերը;
• Քիմիական կապեր (կովալենտ, ionic);
• Էլեկտրոնոստատիկ փոխազդեցություն:

Բոլոր պոլիմերները չեն կարող միավորվել մեկ կատեգորիայի մեջ, քանի որ դրանք ունեն բոլորովին այլ բնույթ, ձեւավորման ձեւ եւ կատարում անհավասար գործառույթներ: Նրանց հատկությունները նույնպես տարբեր են: Հետեւաբար, կա դասակարգում, որը թույլ է տալիս այս նյութի խմբերի բոլոր ներկայացուցիչներին բաժանել տարբեր խմբերի: Այն կարող է հիմնված լինել մի քանի նշանների վրա:

Պոլիմերի դասակարգում

Եթե մոլեկուլների որակական կազմը հիմք ենք ստանում, ապա քննարկվող բոլոր նյութերը կարող են որոշվել երեք խմբի մեջ:

1. Օրգանական - դրանք են, որոնք ներառում են ածխածնի, ջրածնի, ծծմբի, թթվածնի, ֆոսֆորի, ազոտի ատոմներ: Այսինքն, այն տարրերը, որոնք կենսածին են: Օրինակներ `պոլիէթիլեն, պոլիվինիլ քլորիդ, պոլիպրոպիլեն, վիկսոզա, նեյլոնե, բնական պոլիմերային սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ եւ այլն:
2. Elementorganichnye - նման, որոնք ներառում են որոշ անօրգանական եւ ոչ կենսոգենային տարր: Հաճախ դա սիլիկոն, ալյումին կամ տիտան: Նման մակրոմոլեկուլների օրինակներ են ` օրգանական ապակուց, ապակե պոլիմերներ, կոմպոզիտային նյութեր:
3. Անօրգանական - շղթայի սրտում են սիլիկոնային ատոմներ, ոչ ածխածնային: Ռադիկալները նույնպես կարող են լինել կողային մասնաճյուղերի մի մասը: Նրանք հայտնաբերվել են վերջերս, 20-րդ դարի կեսերին: Օգտագործվում է բժշկության, շինարարության, ճարտարագիտության եւ այլ ոլորտներում: Օրինակներ `սիլիկոն, կինունա:

Եթե մենք բաժանում ենք պոլիմերները իրենց ծագմամբ, ապա մենք կարող ենք տարբերել նրանց երեք խմբերը:

1. Բնական պոլիմերներ, որոնց օգտագործումը լայնորեն իրականացվել է հին ժամանակներից: Սրանք այնպիսի մակրոմոլեկուլներ են, որոնց ստեղծման համար մարդը ջանք չի գործադրում: Դրանք բնության ռեակցիաների արտադրանք են: Օրինակներ `մետաքս, բուրդ, սպիտակուց, նուկլեինաթթուներ, օսլա, ցելյուլոզ, կաշվե, բամբակ եւ այլն:
2. Արհեստական: Սրանք այնպիսի մակրոմոլեկուլներ են, որոնք ստեղծվում են մարդու կողմից, բայց բնական անալոգերի հիման վրա: Այսինքն, արդեն գոյություն ունեցող բնական պոլիմերի հատկությունները բարելավվում եւ փոխվում են: Օրինակներ `արհեստական ռետին, ռետին:
3. Սինթետիկ - դրանք պոլիմերներ են, որոնց ստեղծման մեջ միայն մարդը մասնակցում է: Նրանց համար բնական բնույթ չի կրում: Գիտնականները մշակել են նոր նյութերի սինթեզման մեթոդներ, որոնք տարբերվում են տեխնիկական հատկանիշներով: Այսպիսով ծնվում են տարբեր տեսակի սինթետիկ պոլիմերային միացություններ: Օրինակներ `պոլիէթիլեն, պոլիպրոպիլեն, վիսկոզ, ացետատե մանրաթել եւ այլն:

Կա եւս մեկ առանձնահատկություն, որը ենթադրում է նյութերի բաժանման խառնուրդներ: Սա ռեակցիան եւ ջերմային կայունությունն է: Այս պարամետրում կան երկու կատեգորիաներ.

• Thermoplastic;
• Թերմոսեթինգ:

Առավել հնագույն, կարեւոր եւ հատկապես արժեքավոր նյութերը դեռեւս բնական պոլիմեր են: Դրա հատկությունները եզակի են: Հետեւաբար, մենք կքննարկենք մակրոմոլեկուլների այս կատեգորիան:

Որ նյութը բնական պոլիմեր է:

Այս հարցին պատասխանելու համար նախ նայեք ձեր շուրջը: Ինչ է մեզ շրջապատում: Մեր կենդանի օրգանիզմները, որոնք կերակրում են, շնչում, վերարտադրում, ծաղկում եւ պտուղներ ու սերմեր են տալիս: Իսկ ինչ են նրանք մոլեկուլային տեսանկյունից: Սրանք այնպիսի կապեր են, ինչպիսիք են.

• Սպիտակուցներ;
• Nucleic թթուներ;
• Պոլիսաքարիդներ:

Այսպիսով, բնական պոլիմերը վերը նշված միացություններից է: Այսպիսով, պարզվում է, որ մեր շուրջ գոյություն ունեցող կյանքը գոյություն ունի միայն այդ մոլեկուլների առկայության պատճառով: Մարդիկ վաղուց սկսեցին օգտագործել կավ, ոսպնյակ եւ հավանգ, հագուստի ստեղծման համար տնկված տան, հյուսված մանվածք ստեղծելու, բամբակի, մետաքսի, բուրդի եւ կենդանիների մաշկի համար: Բնական օրգանական պոլիմերները ուղեկցում էին մարդուն նրա ձեւավորման եւ զարգացման բոլոր փուլերում եւ շատ առումներով օգնում էին նրան հասնել այն արդյունքների, որոնք մենք ունենք այսօր:

Բնությունը ամեն ինչ տվեց, որպեսզի մարդկանց կյանքը հնարավորինս հարմարավետ լինի: Ժամանակի ընթացքում հայտնաբերվել է կաուչուկ, որի հստակ առանձնահատկությունները հստակեցվել են: Մարդը սովորեց օգտագործել օսլա սննդամթերքի համար, տեխնիկական-ցելյուլոզային: Բնական պոլիմերը նաեւ քամփուր է, որը հայտնի է նաեւ հնագույն ժամանակներից: Քաղվածքները, սպիտակուցները, նուկլեինաթթուները բոլոր բաղադրիչների օրինակներն են:

Բնական պոլիմերների կառուցվածքը

Նյութերի այս դասի բոլոր ներկայացուցիչները ոչ մի կերպ չեն կարգավորվում: Այսպիսով, բնական եւ սինթետիկ պոլիմերները կարող են զգալիորեն տարբեր լինել: Նրանց մոլեկուլները ուղղված են այնպես, որ այն էներգիայի տեսանկյունից առկա է առավել շահավետ եւ հարմար: Միեւնույն ժամանակ, շատ բնական տեսակներ կարող են այտուցվել եւ դրանց կառուցվածքը փոխվում է գործընթացում: Շղթայի կառուցվածքի մի քանի առավել տարածված տարբերակներ կան.

• Գծային;
• Շարունակված;
• Stellate;
• Բնակարան;
• Մեշ;
• Կասետային;
• Համակցված ձեւավորված:

Մակրո մոլեկուլների արհեստական եւ սինթետիկ ներկայացուցիչները ունեն շատ մեծ զանգված, մեծ քանակությամբ ատոմներ: Նրանք ստեղծվում են հատուկ հատկացված հատկություններով: Հետեւաբար, նրանց կառուցվածքը նախապես պլանավորված է մարդուն: Բնական պոլիմերները հաճախ գծային են կամ ցանցի մեջ:

Բնական մակրոմոլեկուլների օրինակներ

Բնական եւ արհեստական պոլիմերները շատ մոտ են միմյանց: Ի վերջո, առաջինը հիմք է դառնում վերջինիս ստեղծման համար: Նման վերափոխումների օրինակներ շատ են: Ահա դրանցից մի քանիսը:

1. Կերտված կաթնային սպիտակ պլաստմասը սովորական կաղամբարի ավելացումով բջջանյութի ազոտաթթու վերամշակող արտադրանք է: Պոլիմերացման ռեակցիան հանգեցնում է ստացված պոլիմերի ամրապնդմանը եւ կոնցենտրացիայի ցանկալի արդյունքին: A պլաստիկացնող - աղցան, այն կարողանում է մեղմել, երբ ջեռուցվում եւ փոխում է իր ձեւը:
2. Acetate մետաքս, պղնձե-ամոնիակային մանրաթել, վիկկոզա են բոլոր այն ipips, մանրաթելեր, որոնք արտադրվում են ցելյուլոզայի. Բնական բամբակի եւ սպիտակեղենի պատրաստված գործվածքները ոչ թե ուժեղ, այլ փայլուն, հեշտությամբ փշրված են: Սակայն դրանց թերությունների արհեստական անալոգիան զրկված է, ինչը նրանց օգտագործումը շատ գրավիչ է:
3. Արհեստական քարեր, շինանյութեր, խառնուրդներ, կաշվե իրեր են նաեւ բնական հումքի հիման վրա ստացված պոլիմերների օրինակներ:

Բնական նյութը, որը բնական պոլիմեր է, կարող է օգտագործվել իր իսկական ձեւով: Կան բազմաթիվ օրինակներ.

• Ռոսին;
• Ամբեր;
• Օսլա;
• Ամիլոպեկտին;
• Ցելյուլոզ;
• Fur;
• Բուրդ;
• Բամբակյա;
• Մետաքս;
• Ցեմենտ;
• Clay;
• Լայմ
• Սպիտակուցներ;
• Նուկլեինաթթուներ եւ այլն:

Ակնհայտ է, որ մենք դիտարկում ենք միացությունների դասը շատերի համար, շատ գործնականորեն կարեւոր է եւ իմաստալից մարդկանց համար: Այժմ ավելի մանրամասնորեն քննարկեք բնական պոլիմերի մի քանի ներկայացուցիչներ, որոնք շատ պահանջարկ ունեն այս պահին:

Մետաքս եւ բուրդ

Բնական մետաքսի պոլիմերի բանաձեւը բարդ է, քանի որ դրա քիմիական բաղադրությունը արտահայտվում է հետեւյալ բաղադրիչներով.

• Fibroin;
• Սերիզին;
• Մոմեր;
• Ճարպեր:

Հիմնական սպիտակուցը իրենից ներկայացնում է ֆիբրոին, որը ներառում է ամինաթթուների մի քանի սորտեր: Եթե դուք ներկայացնում եք նրա պոլիպեպտիդային շղթան, ապա դա նման է նման բանին. (-NH-CH2-CO-NH-CH (CH ₃ ) -CO-NH-CH2-CO-) _n: Եվ դա միայն դրա մի մասն է: Եթե պատկերացնում ենք, որ սերիական սպիտակուցի հավասարապես բարդ մոլեկուլը միանում է այս կառույցին վան դեր Վաալների ուժերի օգնությամբ, նրանք միասին միավորվում են մոմի եւ ճարպերի հետ մեկ կոնստրուկցիայի, ապա հասկանալի է, թե ինչու է դժվար է պատկերացնել բնական մետաքսի բանաձեւը:

Մինչ օրս այս ապրանքի մեծամասնությունը մատակարարվում է Չինաստանից, քանի որ իր ծախսերի վրա կա հիմնական արտադրողի բնական հաբիթաթը `մետաքսանման: Նախկինում, հնագույն ժամանակներից ի վեր, բնական շերտը շատ էր գնահատում: Միայն ազնիվ, հարուստ մարդիկ կարող էին իրենից հագուստ գնել: Այսօր այս հյուսվածքների շատ հատկանիշներ շատ են ցանկալի: Օրինակ, այն ուժեղորեն մագնիսացնում է եւ փչում է, բացի արեւի տակ լինելուց, կորցնում է իր փայլը եւ մազերը: Հետեւաբար, ավելի շատ արհեստական ածանցյալ օգտագործման վրա հիմնված դրա վրա:

Բուրդ նաեւ բնական պոլիմեր է, քանի որ այն կենդանիների մաշկի եւ ճարպի խցերի կենսագործունեության արդյունք է: Այս սպիտակուցային ապրանքի հիման վրա արտադրվում են տրիկոտաժներ, որոնք, ինչպես եւ մետաքս, արժեքավոր նյութ են:

Օսլա

Բնական պոլիմերային օսլա բույսերի կյանքի արդյունք է: Նրանք այն արտադրում են որպես ֆոտոսինթեզի գործընթացի արդյունքում եւ կուտակում մարմնի տարբեր մասերում: Քիմիական բաղադրությունը.

• Ամիլոպեկտին;
• Amylose;
• Ալֆա-գլյուկոզա:

Օսլայի տարածական կառուցվածքը շատ branched, անկարգավորված է: Շնորհիվ կոմպոզիցիում ընդգրկված ամիլոպեկտինի, այն կարող է խթանել ջրի մեջ, դառնալով այսպես կոչված մածուկ: Այս colloidal լուծումը կիրառվում է ճարտարագիտության եւ արդյունաբերության մեջ: Բժշկություն, սննդի արդյունաբերություն, պաստառների սոսինձների արտադրություն նաեւ այս նյութի օգտագործման ոլորտներն են:

Առավելագույն քանակությամբ օսլա պարունակող բույսերից մենք կարող ենք տարբերակել.

• Եգիպտացորեն
• Կարտոֆիլներ;
• Ռայսը;
• Ցորեն;
• Cassava;
• Ուտեր;
• Հնդկացորեն;
• Բանան;
• Սորգում:

Ելնելով այս կենսազանգվածից `հաց թխել, մակարոնեղեն, եփած ժելե, շիլա եւ այլ սննդամթերք:

Ցելյուլոզա

Քիմիայի տեսանկյունից այս նյութը պոլիմեր է, որի կազմը արտահայտվում է բանաձեւով (C ₆ H ₅ O ₅ ) _n : Շղթայի մոնոմերային կապը բետա-գլյուկոզա է: Ցելյուլոզային բովանդակության հիմնական վայրերն են բույսերի բջիջների պատերը: Ահա թե ինչու փայտը այս կապի արժեքավոր աղբյուրն է:

Ցելյուլոզը բնական պոլիմեր է, որն ունի գծային տարածական կառուցվածք: Այն օգտագործվում է արտադրանքի հետեւյալ տեսակների արտադրության համար.

• Ցելյուլոզ եւ թուղթ արտադրանք;
• Արհեստական մորթյա;
• Արհեստական մանրաթելերի տարբեր տեսակներ.
• Բամբակյա;
• Պլաստմասսա;
• Smokeless փոշի;
• Ֆիլմը եւ այլն:

Ակնհայտ է, որ արդյունաբերական նշանակությունը մեծ է: Որպեսզի այս բարդը օգտագործվի արտադրության մեջ, այն նախ պետք է արդյունահանվի բույսերից: Դա կատարվում է հատուկ սարքերի փայտի երկարատեւ պատրաստմամբ: Հետագա վերամշակումը, ինչպես նաեւ մարսողության համար օգտագործվող ռեակտիվները տարբեր են: Կան մի քանի ուղիներ.

• Սուլֆիտ;
• Նիտրատ;
• Սոդա;
• Սուլֆատ:

Նման վերամշակման արդյունքում ապրանքը դեռեւս պարունակում է խառնուրդներ: Սա հիմնված է լիգինի եւ հեմիկելուլոզայի վրա: Նրանցից ազատվելու համար զանգվածը վերաբերվում է քլորի կամ ալկալիի հետ:

Մարդու մարմնում չկա նման կենսաբանական կատալիզատորներ, որոնք կարող են բաժանել այս բարդ biopolimer: Այնուամենայնիվ, որոշ կենդանիներ (ձկնաբուծարաններ) հարմարվել են այս խնդրին: Նրանց ստամոքսում որոշ մանրէներ են տեղավորվում, որոնք դա անում են նրանց համար: Փոխարենը, միկրոօրգանիզմները ստանում են էներգիա կյանքի եւ բնակավայրի համար: Սիմբիոզի այս ձեւը չափազանց շահավետ է երկու կողմերի համար:

Ռետին

Սա բնական պոլիմեր է, որը արժեքավոր տնտեսական արժեք ունի: Առաջին անգամ նկարագրված էր Ռոբերտ Քուքը, ով հայտնաբերել է իր ճանապարհորդություններից մեկում: Այդպես եղավ: Տեղակայված կղզու վրա, որի վրա անծանոթ բնիկները ապրում էին, հյուրընկալորեն ընդունում էին նրանց կողմից: Նրա ուշադրությունը գրավեց տեղացի երեխաները, ովքեր խաղացին անսովոր թեման: Այս գնդաձեւ մարմինը հանել էր հատակից եւ բարձրացել, հետո վերադարձել:

Տեղական բնակչությանը հարցրեց, թե ինչ է արել այս խաղալիքը, Cook պարզեց, որ ծառերի մի հյութ - Hevea - stiffens: Շատ ավելի ուշ պարզվեց, որ դա կենսոլիմիր ռետին է:

Այս բարդի քիմիական բնույթը հայտնի է `izoprene, ենթարկվում բնական պոլիմերացման: Ռետինե բանաձեւը (C ₅ H ₈ ) _n . Դրա հատկությունները, որոնց շնորհիվ այն այնքան բարձր է գնահատված, հետեւյալն են.

• Էլաստիկություն;
• Հագնում դիմադրություն;
• Էլեկտրական մեկուսացում;
• Ջրի դիմադրություն:

Այնուամենայնիվ, կան թերություններ: Սառը, այն դառնում է փխրուն եւ փխրուն, իսկ շոգին `կպչուն եւ կպչուն: Ահա թե ինչու է անհրաժեշտ արհեստական կամ սինթետիկ հիմունքների անալոգային սինթեզավորում: Այսօր ռետինները լայնորեն օգտագործվում են տեխնիկական եւ արդյունաբերական նպատակներով: Նրանց վրա հիմնված ամենակարեւոր արտադրանքը `

• Ռետին;
• Էբոնիտներ:

Ամբեր

Դա բնական պոլիմեր է, քանի որ իր կառուցվածքում այն ​​ներկայացնում է խեժ, դրա հանույթը: Տիեզերական կառուցվածքը շրջանակային ամորֆ պոլիմեր է: Շատ այրվում է, կարող եք այն լուսավորել այն խաղերի բոցով: Գոյություն ունի luminescence հատկությունները: Սա շատ կարեւոր եւ արժեքավոր որակի է, որն օգտագործվում է ոսկերչական բիզնեսում: Ամբերի վրա հիմնված զարդեր շատ գեղեցիկ եւ պահանջված են:

Բացի այդ, այս կենսազանգվածը նույնպես օգտագործվում է բժշկական նպատակներով: Այն նաեւ արտադրում է մակերեւույթներ, լաքապատ ծածկույթներ տարբեր մակերեւույթների համար: