Polimer natyral - formula dhe aplikimi

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 05:41

Shumica e materialeve të sotme të ndërtimit, ilaçeve, pëlhurave, sendeve shtëpiake, ambalazheve dhe materialeve harxhuese janë polimere. Ky është një grup i tërë përbërjesh që kanë veçori dalluese karakteristike. Ka shumë prej tyre, por pavarësisht kësaj, numri i polimereve vazhdon të rritet. Në fund të fundit, kimistët sintetikë zbulojnë çdo vit gjithnjë e më shumë substanca të reja. Në të njëjtën kohë, ishte polimeri natyral që kishte një rëndësi të veçantë në çdo kohë. Cilat janë këto molekula të mahnitshme? Cilat janë vetitë dhe cilat janë veçoritë e tyre? Ne do t'u përgjigjemi këtyre pyetjeve në rrjedhën e artikullit.

Polimeret: karakteristikat e përgjithshme

Nga pikëpamja e kimisë, një polimer konsiderohet të jetë një molekulë që ka një peshë molekulare të madhe: nga disa mijëra në miliona njësi. Megjithatë, përveç kësaj veçorie, ka edhe disa të tjera me anë të të cilave substancat mund të klasifikohen saktësisht si polimere natyrale dhe sintetike. Kjo është:

• përsëritjen e vazhdueshme të njësive monomerike që lidhen nëpërmjet ndërveprimeve të ndryshme;
• shkalla e polimerazës (d.m.th. numri i monomereve) duhet të jetë shumëe lartë, përndryshe përbërja do të konsiderohet një oligomer;
• orientim i caktuar hapësinor i një makromolekule;
• një grup karakteristikash të rëndësishme fizike dhe kimike që janë unike për këtë grup.

Në përgjithësi, një substancë me natyrë polimerike është mjaft e lehtë për t'u dalluar nga të tjerët. Mjafton të shikosh formulën e tij për ta kuptuar atë. Një shembull tipik është polietileni i njohur, i përdorur gjerësisht në jetën e përditshme dhe në industri. Është produkt i një reaksioni polimerizimi në të cilin hyn eteni ose etilen i hidrokarbureve të pangopura. Reagimi në formë të përgjithshme shkruhet si më poshtë:

nCH₂=CH₂→(-CH-CH-) , ku n është shkalla e polimerizimit të molekulave, duke treguar se sa njësi monomere përfshihen në përbërjen e saj.

Gjithashtu, si shembull, mund të përmendet një polimer natyral, i cili është i njohur për të gjithë, është niseshte. Përveç kësaj, amilopektina, celuloza, proteina e pulës dhe shumë substanca të tjera i përkasin këtij grupi të përbërjeve.

Reaksionet që mund të formojnë makromolekulat janë të dy llojeve:

• polimerizim;
• polikondensim.

Dallimi është se në rastin e dytë, produktet e ndërveprimit janë me peshë molekulare të ulët. Struktura e polimerit mund të jetë e ndryshme, varet nga atomet që e formojnë atë. Shpesh gjenden forma lineare, por ka edhe rrjeta tredimensionale, të cilat janë shumë komplekse.

Nëse flasim për forcat dhe ndërveprimet që mbajnë së bashku njësitë monomere, atëherë mund të identifikojmë disa nga ato themelore:

• Van Der Waalsforca;
• lidhje kimike (kovalente, jonike);
• ndërveprim elektrostatik.

Të gjithë polimerët nuk mund të kombinohen në një kategori, pasi ato kanë një natyrë krejtësisht të ndryshme, mënyrën e formimit dhe kryejnë funksione të ndryshme. Karakteristikat e tyre gjithashtu ndryshojnë. Prandaj, ekziston një klasifikim që ju lejon të ndani të gjithë përfaqësuesit e këtij grupi të substancave në kategori të ndryshme. Mund të bazohet në disa shenja.

Klasifikimi i polimereve

Nëse marrim për bazë përbërjen cilësore të molekulave, atëherë të gjitha substancat në shqyrtim mund të ndahen në tre grupe.

1. Organike - këto janë ato që përfshijnë atomet e karbonit, hidrogjenit, squfurit, oksigjenit, fosforit, azotit. Kjo është, ato elemente që janë biogjene. Ka shumë shembuj: polietileni, klorur polivinil, polipropileni, fije mëndafshi, najloni, polimer natyral - proteina, acide nukleike e kështu me radhë.
2. Elementalorganik - ato që përfshijnë disa elementë të jashtëm inorganik dhe jobiogjen. Më shpesh është silic, alumin ose titan. Shembuj të makromolekulave të tilla: qelqi organik, polimere qelqi, materiale të përbëra.
3. Inorganik - zinxhiri bazohet në atomet e silikonit, jo në karbon. Radikalët mund të jenë gjithashtu pjesë e degëve anësore. Ato u zbuluan kohët e fundit, në mesin e shekullit të 20-të. Përdoret në mjekësi, ndërtim, inxhinieri dhe industri të tjera. Shembuj: silikoni, kanellë.

Nëse i ndani polimeret sipas origjinës, mundenizgjidhni tre nga grupet e tyre.

1. Polimere natyrale, përdorimi i të cilave është bërë gjerësisht që në lashtësi. Këto janë makromolekula të tilla, për krijimin e të cilave një person nuk bëri asnjë përpjekje. Ato janë produkte të reagimeve të vetë natyrës. Shembuj: mëndafshi, leshi, proteina, acidet nukleike, niseshteja, celuloza, lëkura, pambuku, etj.
2. Artificial. Këto janë makromolekulat që krijohen nga njeriu, por të bazuara në analoge natyrore. Kjo do të thotë, vetitë e një polimeri natyror tashmë ekzistues thjesht përmirësohen dhe ndryshohen. Shembuj: gome artificiale, gome.
3. Sintetike - këto janë polimere në krijimin e të cilave merr pjesë vetëm një person. Nuk ka analoge natyrore për ta. Shkencëtarët po zhvillojnë metoda për sintezën e materialeve të reja që do të kishin përmirësuar karakteristikat teknike. Kështu lindin komponimet polimer sintetike të llojeve të ndryshme. Shembuj: polietileni, polipropileni, viskoza, fibra acetate, etj.

Ka një veçori tjetër që qëndron në themel të ndarjes së substancave të konsideruara në grupe. Këto janë reaktiviteti dhe qëndrueshmëria termike. Ekzistojnë dy kategori për këtë parametër:

• termoplastik;
• termoset.

Më i lashtë, më i rëndësishmi dhe veçanërisht i vlefshëm është ende një polimer natyral. Karakteristikat e tij janë unike. Prandaj, ne do të shqyrtojmë më tej këtë kategori të veçantë të makromolekulave.

Cila substancë është një polimer natyral?

Për t'iu përgjigjur kësaj pyetjeje, le të shohim së pari rreth nesh. Çfarë na rrethon?Organizmat e gjallë rreth nesh që ushqehen, marrin frymë, riprodhohen, lulëzojnë dhe prodhojnë fruta dhe fara. Dhe çfarë përfaqësojnë ato nga pikëpamja molekulare? Këto janë lidhje si:

• proteina;
• acidet nukleike;
• polisakaridet.

Pra, secila prej këtyre përbërjeve është një polimer natyral. Kështu, rezulton se jeta rreth nesh ekziston vetëm për shkak të pranisë së këtyre molekulave. Që nga kohërat e lashta, njerëzit kanë përdorur argjilë, përzierje ndërtimi dhe llaç për të forcuar dhe krijuar një shtëpi, kanë thurur fije nga leshi dhe kanë përdorur pambuk, mëndafsh, lesh dhe lëkurë kafshësh për të krijuar rroba. Polimeret organike natyrale e shoqëruan njeriun në të gjitha fazat e formimit dhe zhvillimit të tij dhe në shumë mënyra e ndihmuan atë të arrijë rezultatet që kemi sot.

Natyra vetë dha gjithçka për ta bërë jetën e njerëzve sa më komode. Me kalimin e kohës, goma u zbulua, vetitë e saj të jashtëzakonshme u sqaruan. Njeriu ka mësuar të përdorë niseshtenë për qëllime ushqimore dhe celulozën për qëllime teknike. Kamfori është gjithashtu një polimer natyral, i cili gjithashtu ka qenë i njohur që nga kohërat e lashta. Rrëshirat, proteinat, acidet nukleike janë të gjitha shembuj të përbërjeve në shqyrtim.

Struktura e polimereve natyrore

Jo të gjithë përfaqësuesit e kësaj klase substancash kanë të njëjtën strukturë. Kështu, polimerët natyralë dhe sintetikë mund të ndryshojnë ndjeshëm. Molekulat e tyre janë të orientuara në atë mënyrë që është më e dobishme dhe më e përshtatshme të ekzistosh nga pikëpamja energjetike. Në të njëjtën kohë, shumë specie natyrore janë në gjendje të bymehen dhe struktura e tyre ndryshon gjatë procesit. Ekzistojnë disa variante më të zakonshme të strukturës së zinxhirit:

• lineare;
• degëzuar;
• në formë ylli;
• banesë;
• rrjetë;
• kasetë;
• në formë krehër.

Përfaqësuesit artificialë dhe sintetikë të makromolekulave kanë një masë shumë të madhe, një numër të madh atomesh. Ato janë krijuar me veti të specifikuara posaçërisht. Prandaj, struktura e tyre fillimisht ishte planifikuar nga njeriu. Polimerët natyrorë janë më shpesh ose linearë ose të rrjetëzuar në strukturë.

Shembuj të makromolekulave natyrore

Polimerët natyralë dhe artificialë janë shumë afër njëri-tjetrit. Në fund të fundit, të parat bëhen baza për krijimin e të dytit. Ka shumë shembuj të transformimeve të tilla. Këtu janë disa prej tyre.

1. Plastika e zakonshme me ngjyrë të bardhë qumështi është një produkt i përftuar nga trajtimi i celulozës me acid nitrik me shtimin e kamforit natyral. Reaksioni i polimerizimit bën që polimeri që rezulton të ngurtësohet dhe të bëhet produkti i dëshiruar. Dhe plastifikuesi - kamfori, e bën atë të aftë të zbutet kur nxehet dhe të ndryshojë formën e tij.
2. Mëndafshi acetat, fibra bakër-amoniak, fije fije mëndafshi janë të gjitha shembuj të atyre fijeve, fibrave që përftohen nga celuloza. Pëlhurat e bëra nga pambuku dhe liri natyral nuk janë aq të qëndrueshme, jo me shkëlqim, rrudhosen lehtë. Por analogët artificialë të tyre janë pa këto mangësi, gjë që e bën përdorimin e tyre shumë tërheqës.
3. Gurët artificialë, materialet e ndërtimit, përzierjet, zëvendësuesit e lëkurës janëShih gjithashtu shembuj të polimereve që rrjedhin nga lëndët e para natyrore.

Substanca, e cila është një polimer natyral, mund të përdoret gjithashtu në formën e saj të vërtetë. Ka edhe shumë shembuj të tillë:

• kolofon;
• qelibar;
• niseshte;
• amilopektinë;
• celulozë;
• lesh;
• lesh;
• pambuk;
• mëndafshi;
• çimento;
• argjila;
• gëlqere;
• proteina;
• acidet nukleike dhe kështu me radhë.

Natyrisht, klasa e komponimeve që po shqyrtojmë është shumë e madhe, praktikisht e rëndësishme dhe domethënëse për njerëzit. Tani le të hedhim një vështrim më të afërt në disa përfaqësues të polimerëve natyrorë, të cilët janë në kërkesë të madhe në kohën e tanishme.

Mëndafshi dhe leshi

Formula e polimerit natyral të mëndafshit është komplekse, sepse përbërja e tij kimike shprehet nga përbërësit e mëposhtëm:

• fibroin;
• sericin;
• dyll;
• yndyrna.

Vetë proteina kryesore, fibroina, përmban disa lloje të aminoacideve. Nëse imagjinoni zinxhirin e tij polipeptid, atëherë ai do të duket diçka si kjo: (-NH-CH₂-CO-NH-CH(CH₃)- CO-NH-CH₂-CO-)_n. Dhe kjo është vetëm një pjesë e saj. Nëse imagjinojmë që një molekulë po aq komplekse e proteinës së sericinës i është bashkangjitur kësaj strukture me ndihmën e forcave van der Waals, dhe së bashku ato përzihen në një konformacion të vetëm me dyll dhe yndyrna, atëherë është e qartë pse është e vështirë të përshkruhet formula. prej mëndafshi natyral.

Për sotSot, pjesa më e madhe e këtij produkti furnizohet nga Kina, sepse në hapësirat e saj të hapura ka një habitat natyror për prodhuesin kryesor - krimbin e mëndafshit. Më parë, duke filluar nga kohërat më të lashta, mëndafshi natyral vlerësohej shumë. Vetëm njerëzit fisnikë dhe të pasur mund të përballonin rroba prej saj. Sot, shumë karakteristika të kësaj pëlhure lënë shumë për të dëshiruar. Për shembull, ai është shumë i magnetizuar dhe i rrudhosur, përveç kësaj, humbet shkëlqimin e tij dhe zbehet nga ekspozimi në diell. Prandaj, derivatet artificiale të bazuara në të janë më shumë në përdorim.

Leshi është gjithashtu një polimer natyral, pasi është një produkt i mbeturinave të lëkurës dhe gjëndrave dhjamore të kafshëve. Në bazë të këtij produkti proteinik prodhohen trikotazhet, të cilat, si mëndafshi, janë një material me vlerë.

Niseshte

Niseshja polimer natyral është një produkt i mbeturinave të bimëve. Ata e prodhojnë atë si rezultat i procesit të fotosintezës dhe grumbullohen në pjesë të ndryshme të trupit. Përbërja e tij kimike:

• amilopektinë;
• amilozë;
• alfa-glukozë.

Struktura hapësinore e niseshtës është shumë e degëzuar, e çrregullt. Falë amilopektinës së përfshirë në përbërje, ajo është në gjendje të fryhet në ujë, duke u kthyer në një të ashtuquajtur pastë. Kjo zgjidhje koloidale përdoret në inxhinieri dhe industri. Mjekësia, industria ushqimore, prodhimi i ngjitësve të letër-muri janë gjithashtu fusha të përdorimit të kësaj substance.

Ndër bimët që përmbajnë sasinë maksimale të niseshtës mund të dallojmë:

• misër;
• patate;
• oriz;
• grur;
• kasava;
• tërshërë;
• hikërror;
• banane;
• sorgum.

Në bazë të këtij biopolimeri, piqet buka, përgatiten makarona, gatuhen puthje, drithëra dhe produkte të tjera ushqimore.

Pulp

Nga pikëpamja e kimisë, kjo substancë është një polimer, përbërja e të cilit shprehet me formulën (C₆H_{5 O} 5_{) . Lidhja monomerike në zinxhir është beta-glukoza. Vendet kryesore të përmbajtjes së celulozës janë muret qelizore të bimëve. Kjo është arsyeja pse druri është një burim i vlefshëm i këtij përbërësi.}

Celuloza është një polimer natyral që ka një strukturë hapësinore lineare. Përdoret për të prodhuar llojet e mëposhtme të produkteve:

• produkte pulpë dhe letre;
• lesh artificial;
• lloje të ndryshme fibrash artificiale;
• pambuk;
• plastika;
• pluhur pa tym;
• shirita filmi e kështu me radhë.

Natyrisht, rëndësia e tij industriale është e madhe. Në mënyrë që një përbërës i caktuar të përdoret në prodhim, fillimisht duhet të nxirret nga bimët. Kjo bëhet me gatim afatgjatë të drurit në pajisje speciale. Përpunimi i mëtejshëm, si dhe reagentët që përdoren për tretje, ndryshojnë. Ka disa mënyra:

• sulfit;
• nitrat;
• natrium;
• sulfat.

Pas këtij trajtimi, produkti ende përmbanpapastërtitë. Ai bazohet në linjinë dhe hemicelulozë. Për t'i hequr ato, masa trajtohet me klor ose alkali.

Në trupin e njeriut nuk ka katalizatorë të tillë biologjikë që do të ishin në gjendje të shpërbënin këtë biopolimer kompleks. Megjithatë, disa kafshë (barngrënës) janë përshtatur me këtë. Ata kanë baktere të caktuara në stomakun e tyre që e bëjnë këtë për ta. Në këmbim, mikroorganizmat marrin energji për jetën dhe habitatin. Kjo formë e simbiozës është jashtëzakonisht e dobishme për të dyja palët.

Gumë

Ky është një polimer natyral me rëndësi të vlefshme ekonomike. Ajo u përshkrua për herë të parë nga Robert Cook, i cili e zbuloi atë në një nga udhëtimet e tij. Ndodhi kështu. Pasi zbarkoi në një ishull të banuar nga vendas të panjohur për të, ai u prit me mikpritje prej tyre. Vëmendjen e tij e tërhoqën fëmijët vendas që po luanin me një objekt të pazakontë. Ky trup sferik u rrëzua nga dyshemeja dhe u hodh lart, më pas u kthye.

Duke pyetur popullsinë vendase se nga ishte bërë kjo lodër, Cook mësoi se lëngu i një prej pemëve, hevea, ngurtësohet në këtë mënyrë. Shumë më vonë u zbulua se ky është biopolimeri i gomës.

Natyra kimike e këtij përbërësi dihet - është izopreni që i është nënshtruar polimerizimit natyral. Formula e gomës është (С₅N₈) . Karakteristikat e tij që e bëjnë atë kaq shumë të vlerësuar janë si më poshtë:

• elasticitet;
• rezistent ndaj konsumit;
• izolim elektrik;
• rezistent ndaj ujit.

Megjithatë, ka edhe disavantazhe. Në të ftohtë, bëhet i brishtë dhe i brishtë, dhe në nxehtësi, bëhet ngjitës dhe viskoz. Kjo është arsyeja pse u bë e nevojshme të sintetizohen analoge të një baze artificiale ose sintetike. Sot, gomat përdoren gjerësisht për qëllime teknike dhe industriale. Produktet më të rëndësishme të bazuara në to:

• gome;
• ebonite.

Amber

Është një polimer natyral, sepse në strukturën e tij është një rrëshirë, forma e tij fosile. Struktura hapësinore është një polimer amorf kornizë. Është shumë i ndezshëm dhe mund të ndizet me flakë shkrepse. Ka veti lumineshence. Kjo është një cilësi shumë e rëndësishme dhe e vlefshme që përdoret në bizhuteri. Bizhuteritë e bazuara në qelibar janë shumë të bukura dhe të kërkuara.

Përveç kësaj, ky biopolimer përdoret edhe për qëllime mjekësore. Përdoret gjithashtu për të bërë letër zmerile, veshje me llak për sipërfaqe të ndryshme.