Təbii polimer - formula və tətbiqi

2024 Müəllif: Angel Austin | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 05:16

Bugünkü tikinti materiallarının, dərman vasitələrinin, parçaların, məişət əşyalarının, qablaşdırmanın və istehlak materiallarının əksəriyyəti polimerlərdir. Bu, xarakterik fərqləndirici xüsusiyyətlərə malik olan bütün birləşmələr qrupudur. Onların çoxu var, lakin buna baxmayaraq, polimerlərin sayı artmaqda davam edir. Axı, sintetik kimyaçılar hər il daha çox yeni maddələr kəşf edirlər. Eyni zamanda, hər zaman xüsusi əhəmiyyət kəsb edən təbii polimer idi. Bu heyrətamiz molekullar hansılardır? Onların xüsusiyyətləri və xüsusiyyətləri nələrdir? Bu suallara məqalənin gedişində cavab verəcəyik.

Polimerlər: ümumi xüsusiyyətlər

Kimya nöqteyi-nəzərindən polimer nəhəng molekulyar çəkiyə malik molekul sayılır: bir neçə mindən milyonlarla vahidə qədər. Bununla belə, bu xüsusiyyətə əlavə olaraq, maddələrin təbii və sintetik polimerlər kimi dəqiq təsnif edilə biləcəyi daha bir neçə var. Bu:

• müxtəlif qarşılıqlı təsirlər vasitəsilə bağlanan daim təkrarlanan monomerik vahidlər;
• polimeraza dərəcəsi (yəni monomerlərin sayı) çox olmalıdıryüksəkdir, əks halda birləşmə oliqomer hesab ediləcək;
• makromolekulun müəyyən fəza oriyentasiyası;
• bu qrupa xas olan mühüm fiziki və kimyəvi xassələr toplusu.

Ümumiyyətlə, polimer təbiətli bir maddəni digərlərindən ayırmaq olduqca asandır. Bunu anlamaq üçün onun düsturuna baxmaq kifayətdir. Tipik bir nümunə, gündəlik həyatda və sənayedə geniş istifadə olunan məşhur polietilendir. Doymamış karbohidrogen eten və ya etilenin daxil olduğu polimerləşmə reaksiyasının məhsuludur. Ümumi formada reaksiya aşağıdakı kimi yazılır:

nCH₂=CH₂→(-CH-CH-) , burada n molekulların polimerləşmə dərəcəsidir və onun tərkibinə neçə monomer vahidinin daxil olduğunu göstərir.

Həmçinin, misal olaraq, hamıya yaxşı məlum olan təbii polimeri göstərmək olar, o, nişastadır. Bundan əlavə, amilopektin, sellüloza, toyuq proteini və bir çox başqa maddələr bu birləşmələr qrupuna aiddir.

Makromolekullar əmələ gətirə bilən reaksiyalar iki növdür:

• polimerləşmə;
• polikondensasiya.

Fərq ondadır ki, ikinci halda qarşılıqlı təsir məhsulları aşağı molekulyar çəkiyə malikdir. Polimerin quruluşu müxtəlif ola bilər, onu əmələ gətirən atomlardan asılıdır. Xətti formalara tez-tez rast gəlinir, lakin çox mürəkkəb olan üçölçülü şəbəkələr də var.

Monomer vahidlərini bir yerdə saxlayan qüvvələr və qarşılıqlı təsirlərdən danışsaq, onda bir neçə əsası müəyyən edə bilərik:

• Van Der Waalsgüc;
• kimyəvi bağlar (kovalent, ion);
• elektrostatik qarşılıqlı əlaqə.

Bütün polimerləri bir kateqoriyada birləşdirə bilməzlər, çünki onlar tamamilə fərqli təbiətə, əmələ gəlmə üsuluna malikdirlər və müxtəlif funksiyaları yerinə yetirirlər. Onların xassələri də fərqlidir. Buna görə də, bu qrup maddələrin bütün nümayəndələrini müxtəlif kateqoriyalara bölməyə imkan verən bir təsnifat var. O, bir neçə əlamətə əsaslana bilər.

Polimerlərin təsnifatı

Əgər molekulların keyfiyyət tərkibini əsas götürsək, onda nəzərdən keçirilən bütün maddələri üç qrupa bölmək olar.

1. Üzvi - bunlara karbon, hidrogen, kükürd, oksigen, fosfor, azot atomları daxildir. Yəni biogen olan elementlər. Çoxlu nümunələr var: polietilen, polivinilxlorid, polipropilen, viskoza, neylon, təbii polimer - zülal, nuklein turşuları və s.
2. Elementalüzvi - bəzi kənar qeyri-üzvi və qeyri-biogen elementləri ehtiva edənlər. Çox vaxt silikon, alüminium və ya titandır. Belə makromolekullara nümunələr: üzvi şüşə, şüşə polimerlər, kompozit materiallar.
3. Qeyri-üzvi - zəncir karbona deyil, silikon atomlarına əsaslanır. Radikallar da yan budaqların bir hissəsi ola bilər. Onlar olduqca yaxınlarda, 20-ci əsrin ortalarında aşkar edilmişdir. Tibb, tikinti, maşınqayırma və digər sənaye sahələrində istifadə olunur. Nümunələr: silikon, kinobar.

Polimerləri mənşəyinə görə ayırsanız, edə bilərsinizqruplarından üçünü seçin.

1. Təbii polimerlər, onların istifadəsi qədim zamanlardan geniş şəkildə həyata keçirilir. Bunlar insanın yaradılması üçün heç bir səy göstərmədiyi belə makromolekullardır. Onlar təbiətin özünün reaksiyalarının məhsuludur. Nümunələr: ipək, yun, zülal, nuklein turşuları, nişasta, sellüloza, dəri, pambıq və s.
2. Süni. Bunlar insan tərəfindən yaradılan, lakin təbii analoqlara əsaslanan makromolekullardır. Yəni, artıq mövcud olan təbii polimerin xüsusiyyətləri sadəcə təkmilləşdirilir və dəyişdirilir. Nümunələr: süni rezin, rezin.
3. Sintetik - bunlar yaradılmasında yalnız bir insanın iştirak etdiyi polimerlərdir. Onların təbii analoqları yoxdur. Alimlər texniki xüsusiyyətləri yaxşılaşdıracaq yeni materialların sintezi üçün üsullar hazırlayırlar. Müxtəlif növ sintetik polimer birləşmələri belə yaranır. Nümunələr: polietilen, polipropilen, viskoza, asetat lifi və s.

Baxılan maddələrin qruplara bölünməsinin əsasını qoyan daha bir xüsusiyyət var. Bunlar reaktivlik və istilik sabitliyidir. Bu parametr üçün iki kateqoriya var:

• termoplastik;
• termoset.

Ən qədim, vacib və xüsusilə qiymətli hələ də təbii polimerdir. Onun xassələri unikaldır. Buna görə də, biz makromolekulların bu xüsusi kateqoriyasını daha ətraflı nəzərdən keçirəcəyik.

Hansı maddə təbii polimerdir?

Bu suala cavab vermək üçün əvvəlcə ətrafımıza nəzər salaq. Bizi nə əhatə edir?Ətrafımızda qidalanan, nəfəs alan, çoxalan, çiçəklənən və meyvə və toxum istehsal edən canlı orqanizmlər. Və onlar molekulyar baxımdan nəyi təmsil edirlər? Bunlar belə bağlantılardır:

• proteinlər;
• nuklein turşuları;
• polisaxaridlər.

Beləliklə, bu birləşmələrin hər biri təbii polimerdir. Beləliklə, ətrafımızda həyatın yalnız bu molekulların varlığı sayəsində mövcud olduğu ortaya çıxır. Qədim dövrlərdən insanlar məişəti möhkəmləndirmək və yaratmaq üçün gildən, tikinti qarışıqlarından və məhlullardan istifadə etmiş, yundan iplik toxumuş, p altar yaratmaq üçün pambıq, ipək, yun və heyvan dərisindən istifadə etmişlər. Təbii üzvi polimerlər insanı formalaşmasının və inkişafının bütün mərhələlərində müşayiət etdi və bir çox cəhətdən ona bu gün əldə etdiyimiz nəticələri əldə etməyə kömək etdi.

Təbiət özü insanların həyatını mümkün qədər rahat etmək üçün hər şeyi verdi. Vaxt keçdikcə rezin kəşf edildi, onun əlamətdar xüsusiyyətləri aydınlaşdırıldı. İnsan nişastadan qida məqsədləri üçün, sellülozadan isə texniki məqsədlər üçün istifadə etməyi öyrənmişdir. Kamfora həm də təbii polimerdir, bu da qədim zamanlardan məlumdur. Qatranlar, zülallar, nuklein turşuları nəzərdən keçirilən birləşmələrə misaldır.

Təbii polimerlərin strukturu

Bu sinif maddələrin bütün nümayəndələri eyni quruluşa malik deyillər. Beləliklə, təbii və sintetik polimerlər əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Onların molekulları elə istiqamətlənib ki, enerji baxımından mövcud olmaq ən faydalı və əlverişlidir. Eyni zamanda, bir çox təbii növlər şişməyə qadirdir və onların strukturu prosesdə dəyişir. Zəncir quruluşunun bir neçə ən ümumi variantı var:

• xətti;
• şaxəli;
• ulduzşəkilli;
• düz;
• mesh;
• lent;
• daraqşəkilli.

Makromolekulların süni və sintetik nümayəndələri çox böyük kütləyə, çoxlu sayda atoma malikdirlər. Onlar xüsusi təyin olunmuş xüsusiyyətlərlə yaradılmışdır. Buna görə də onların quruluşu əvvəlcə insan tərəfindən planlaşdırılıb. Təbii polimerlər çox vaxt ya xətti və ya torlu quruluşa malikdir.

Təbii makromolekulların nümunələri

Təbii və süni polimerlər bir-birinə çox yaxındır. Axı, birinci ikincinin yaradılması üçün əsas olur. Belə çevrilmələrə çoxlu nümunələr var. Onlardan bəziləri bunlardır.

1. Adi südlü ağ plastik sellülozun təbii kamfora əlavə edilməklə azot turşusu ilə işlənməsi nəticəsində əldə edilən məhsuldur. Polimerləşmə reaksiyası nəticəsində yaranan polimer bərkidilir və istənilən məhsula çevrilir. Plastifikator isə - kamfora onu qızdırdıqda yumşaldır və formasını dəyişdirir.
2. Asetat ipəyi, mis-ammiak lifi, viskoza bu saplara, sellülozadan alınan liflərə misaldır. Təbii pambıq və kətandan hazırlanan parçalar o qədər də davamlı deyil, parlaq deyil, asanlıqla qırışır. Lakin onların süni analoqları bu çatışmazlıqlardan məhrumdur, bu da onların istifadəsini çox cəlbedici edir.
3. Süni daşlar, tikinti materialları, qarışıqlar, dəri əvəzediciləriTəbii xammaldan əldə edilən polimer nümunələrinə də baxın.

Təbii polimer olan maddə həm də həqiqi formada istifadə edilə bilər. Belə misallar da çoxdur:

• rozin;
• kəhrəba;
• nişasta;
• amilopektin;
• selüloz;
• xəz;
• yun;
• pambıq;
• ipək;
• sement;
• gil;
• lime;
• proteinlər;
• nuklein turşuları və s.

Aydındır ki, nəzərdən keçirdiyimiz birləşmələr sinfi çox sayda, praktiki olaraq vacib və insanlar üçün əhəmiyyətlidir. İndi isə indi böyük tələbat olan təbii polimerlərin bir neçə nümayəndəsinə daha yaxından nəzər salaq.

İpək və yun

Təbii ipək polimerin formulası mürəkkəbdir, çünki onun kimyəvi tərkibi aşağıdakı komponentlərlə ifadə olunur:

• fibroin;
• sericin;
• mumlar;
• yağlar.

Əsas zülalın özü olan fibroinin tərkibində bir neçə növ amin turşusu var. Əgər onun polipeptid zəncirini təsəvvür etsəniz, o zaman belə görünəcək: (-NH-CH₂-CO-NH-CH(CH₃)- CO-NH-CH₂-CO-)_n. Və bu onun yalnız bir hissəsidir. Van der Waals qüvvələrinin köməyi ilə eyni dərəcədə mürəkkəb bir serisin zülal molekulunun bu quruluşa bağlandığını və onların birlikdə mum və yağlarla vahid bir konformasiyaya qarışdığını təsəvvür etsək, o zaman düsturu təsvir etməyin nə üçün çətin olduğu aydın olar. təbii ipəkdən.

Bu gün üçünBu gün bu məhsulun çox hissəsini Çin təmin edir, çünki onun açıq ərazilərində əsas istehsalçı - ipək qurdunun təbii yaşayış yeri var. Əvvəllər ən qədim dövrlərdən başlayaraq təbii ipək yüksək qiymətləndirilmişdir. Ondan yalnız nəcib, zəngin insanlar p altar ala bilirdilər. Bu gün bu parçanın bir çox xüsusiyyətləri arzuolunanları tərk edir. Məsələn, yüksək maqnitləşir və qırışır, əlavə olaraq, parıltısını itirir və günəşə məruz qaldıqda solur. Buna görə də, ona əsaslanan süni törəmələr daha çox istifadə olunur.

Yun həm də təbii polimerdir, çünki o, heyvanların dəri və yağ bezlərinin tullantı məhsuludur. Bu protein məhsulu əsasında ipək kimi qiymətli material olan trikotaj məmulatları hazırlanır.

Nişasta

Təbii polimer nişasta bitkilərin tullantı məhsuludur. Onlar onu fotosintez prosesi nəticəsində əmələ gətirir və bədənin müxtəlif yerlərində toplanır. Onun kimyəvi tərkibi:

• amilopektin;
• amiloza;
• alfa-qlükoza.

Nişastanın məkan quruluşu çox şaxələnmiş, nizamsızdır. Tərkibinə daxil olan amilopektin sayəsində suda şişərək sözdə pastaya çevrilə bilir. Bu kolloid məhlul mühəndislik və sənayedə istifadə olunur. Tibb, qida sənayesi, divar kağızı yapışdırıcılarının istehsalı da bu maddənin istifadə sahələridir.

Tərkibində maksimum nişasta olan bitkilər arasında aşağıdakıları ayırd edə bilərik:

• qarğıdalı;
• kartof;
• düyü;
• buğda;
• manyok;
• yulaf;
• qarabaşaq;
• banan;
• sorqo.

Bu biopolimer əsasında çörək bişirilir, makaron hazırlanır, kissel, taxıl və digər qida məhsulları bişirilir.

Pulpa

Kimya baxımından bu maddə bir polimerdir, tərkibi (C₆H_{5 düsturu ilə ifadə edilir. O} 5_{) . Zəncirdəki monomer halqa beta-qlükozadır. Selülozun əsas yerləri bitkilərin hüceyrə divarlarıdır. Buna görə də ağac bu birləşmənin qiymətli mənbəyidir.}

Sellüloza xətti məkan quruluşuna malik təbii polimerdir. Aşağıdakı məhsul növlərinin istehsalı üçün istifadə olunur:

• selüloz və kağız məhsulları;
• sani xəz;
• müxtəlif növ süni liflər;
• pambıq;
• plastik;
• tüstüsüz toz;
• film lentləri və s.

Aydındır ki, onun sənaye əhəmiyyəti böyükdür. Müəyyən bir birləşmənin istehsalda istifadə edilməsi üçün onu ilk növbədə bitkilərdən çıxarmaq lazımdır. Bu, ağacın xüsusi qurğularda uzun müddət bişirilməsi ilə həyata keçirilir. Sonrakı emal, həmçinin həzm üçün istifadə olunan reagentlər dəyişir. Bir neçə yol var:

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

Bu müalicədən sonra məhsul hələ də ehtiva edirçirkləri. Onun əsasını lignin və hemiselüloz təşkil edir. Onlardan xilas olmaq üçün kütlə xlor və ya qələvi ilə müalicə olunur.

İnsan orqanizmində bu mürəkkəb biopolimeri parçalaya biləcək belə bioloji katalizatorlar yoxdur. Ancaq bəzi heyvanlar (ot yeyənlər) buna uyğunlaşdılar. Mədələrində onlar üçün bunu edən müəyyən bakteriyalar var. Bunun müqabilində mikroorqanizmlər həyat və yaşayış üçün enerji alırlar. Simbiozun bu forması hər iki tərəf üçün son dərəcə faydalıdır.

Rezin

Bu, qiymətli iqtisadi əhəmiyyətə malik təbii polimerdir. Onu ilk dəfə səyahətlərinin birində kəşf edən Robert Kuk təsvir etmişdir. Bu belə oldu. Onu tanımadığı yerlilərin məskunlaşdığı adaya düşərək, onlar onu qonaqpərvərliklə qarşıladılar. Onun diqqətini qeyri-adi əşya ilə oynayan yerli uşaqlar cəlb edib. Bu sferik gövdə yerdən qalxaraq yuxarı sıçradı, sonra geri döndü.

Yerli əhalidən bu oyuncağın nədən hazırlandığını soruşan Kuk öyrəndi ki, ağaclardan birinin, heveanın şirəsi bu şəkildə sərtləşir. Çox sonra məlum oldu ki, bu rezin biopolimerdir.

Bu birləşmənin kimyəvi təbiəti məlumdur - təbii polimerləşməyə məruz qalmış izoprendir. Rezin düsturu (С₅Н₈) . Onu bu qədər yüksək qiymətləndirən xüsusiyyətləri aşağıdakılardır:

• elastiklik;
• aşınmaya davamlı;
• elektrik izolyasiyası;
• suya davamlı.

Ancaq çatışmazlıqlar da var. Soyuqda kövrək və kövrək olur, istidə isə yapışqan və yapışqan olur. Buna görə süni və ya sintetik bazanın analoqlarını sintez etmək zərurəti yarandı. Bu gün rezinlər texniki və sənaye məqsədləri üçün geniş istifadə olunur. Onlara əsaslanan ən vacib məhsullar:

• kauçuklar;
• ebonitlər.

Əmber

Təbii polimerdir, çünki strukturunda qatrandır, onun fosil formasıdır. Məkan quruluşu çərçivə amorf polimerdir. Çox tez alışır və kibrit alovu ilə alovlana bilər. Lüminesans xüsusiyyətlərinə malikdir. Bu zərgərlikdə istifadə olunan çox vacib və qiymətli keyfiyyətdir. Kəhrəba əsasında hazırlanmış zərgərlik çox gözəldir və tələb olunur.

Bundan əlavə, bu biopolimer tibbi məqsədlər üçün də istifadə olunur. O, həmçinin müxtəlif səthlər üçün zımpara, lak örtüklərinin hazırlanmasında istifadə olunur.