Back to the topics list

полімери

Вступ до полімерів

Полімери - це великі молекули, що складаються з повторюваних структурних одиниць, відомих як мономери. Через процес, званий полімеризацією, ці мономери з’єднуються разом, утворюючи ланцюги, які можуть відрізнятися за довжиною, структурою та складністю. Полімери відіграють вирішальну роль як у природних, так і в синтетичних контекстах, включаючи біологію, медицину, техніку та продукти повсякденного використання.

Природні та синтетичні полімери

Полімери діляться на дві основні категорії: природні та синтетичні . Природні полімери , такі як целюлоза, ДНК і білки, зустрічаються в природі і відіграють важливу роль у біологічних функціях. Синтетичні полімери , з іншого боку, створені людьми і включають пластмаси, такі як поліетилен, полістирол і полівінілхлорид (ПВХ).

Хімія полімерів

В основі хімії полімерів лежить поняття мономеру , невеликої молекули, яка може зв’язуватися з іншими мономерами, утворюючи полімер. Двома основними типами процесів полімеризації є полімеризація приєднання та полімеризація конденсації .

• Полімеризація приєднання включає з’єднання мономерів без втрати будь-якої молекули. Класичним прикладом є полімеризація етилену з утворенням поліетилену, представлена ​​рівнянням: \(n(CH_2=CH_2) \rightarrow (-CH_2-CH_2-)_n\)
• Конденсаційна полімеризація передбачає з'єднання мономерів із втратою невеликої молекули, зазвичай води. Прикладом є утворення найлону з кислоти та аміну.

Властивості полімерів

Властивості полімерів залежать від їх структури та складу. Їх можна загалом класифікувати на термопласти та термореактивні полімери .

• Термопласти - це полімери, які при нагріванні стають м'якими, а при охолодженні тверднуть. Їх можна переплавляти та змінювати форму кілька разів без зміни їхніх хімічних властивостей.
• Термореактивні полімери — це полімери, які при нагріванні стають незмінно твердими і не можуть змінювати форму при охолодженні. Під час нагрівання вони зазнають хімічних змін, що запобігає їх переплавленню.

Інші важливі властивості включають еластичність , пластичність , в'язкість і довговічність , які сильно відрізняються для різних полімерів.

Застосування полімерів

Полімери мають широкий спектр застосування завдяки своїм різноманітним властивостям. Деякі поширені програми включають:

• Упаковка: полімери, такі як поліетилен і ПВХ, широко використовуються в упаковці товарів завдяки своїй довговічності та гнучкості.
• Будівництво: полімери, такі як полістирол і пінополіуретан, використовуються як ізоляційні матеріали в будівлях.
• Охорона здоров’я: біосумісні полімери використовуються в медичних пристроях, імплантатах і системах контрольованої доставки ліків.
• Електроніка: такі полімери, як поліанілін і політіофен, використовуються в розробці органічних напівпровідників і сонячних елементів.

Вплив на навколишнє середовище та стійкість

Широке використання синтетичних полімерів, особливо пластмас, викликало занепокоєння щодо забруднення навколишнього середовища та стійкості. Зусилля, спрямовані на вирішення цих проблем, включають розробку біологічно розкладаних полімерів, переробку та стійкі методи синтезу полімерів.

Висновок

Полімери відіграють незамінну роль у сучасному суспільстві, їх застосування стосується майже всіх аспектів повсякденного життя. Розуміння хімії полімерів, включаючи їх синтез, властивості та застосування, дозволяє розробляти нові матеріали, які відповідають конкретним потребам. Оскільки ми рухаємося до більш сталого майбутнього, вивчення полімерів і надалі залишатиметься вирішальною сферою, яка збалансує переваги використання полімерів із необхідністю захисту нашого довкілля.