Αρχική Σελίδα > Η ΧΗΜΕΙΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΕΙ ΤΗΝ ΥΛΗ. ΟΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ: 2ο Τα μονομερή και ο τρόπος της ενεργοποίησής τους για την χημική τους σύνδεση προς πολυμερισμό

Η ΧΗΜΕΙΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΕΙ ΤΗΝ ΥΛΗ. ΟΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ: 2ο Τα μονομερή και ο τρόπος της ενεργοποίησής τους για την χημική τους σύνδεση προς πολυμερισμό

Δήμητρα Σπανού, Χημικός, καθηγήτρια Β/θμιας Εκπαίδευσης με οργανική θέση στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης

Η χημική σύνδεση των μονομερών

Τα μονομερή των πολυμερών

Τα πολυμερή μακρομόρια παράγονται από ένα μικρό σύνολο 50 περίπου μονομερών. Η ποικιλία όμως των συνδυασμών τους και στην αλληλουία της διάταξής τους, δίνει έναν πολύ μεγάλο αριθμό μακρομορίων. Όσον αφορά τα βιοπολυμερή, η ποικιλία στην μορφή των μακρομορίων είναι υπεύθυνη για την μοριακή μοναδικότητα του κάθε ζωντανού οργανισμού, που τα βιοπολυμερή του μπορεί να διαφέρουν από κύτταρο σε κύτταρο στον ίδιο οργανισμό καθώς και μεταξύ των κυττάρων διαφορετικών ειδών.

Οι τρόποι της σύνδεσης των μονομερών προς δημιουργία πολυμερών

Οι τρόποι σύνδεσης μονομερών για την δημιουργία πολυμερούς είναι κυρίως ο πολυμερισμός ριζών,ή ριζικός πολυμερισμός πολυμερισμός ιόντων ,ή ιοντικός πολυμερισμός

Όμως έχουμε και τον πολυμερισμό με συμπύκνωση και τον , πολυμερισμός με μετάθεση

Η ενεργοποίηση του μονομερούς

Η ενεργοποίηση του μονομερούς ώστε να ξεκινήσει η αντίδραση του πολυμερισμού γίνεται με παροχή ενέργειας με ακτινοβολία, θέρμανση, φως, υπερηχογράφημα ή με την δράση καταλυτών που ονομάζονται εκκινητές ή απαρχητές

Οι απαρχητές προκαλούν ομολυτική ή ετερολυτική ανόρθωση των ηλεκτρονίων του μονομερούς

Αυτό εξαρτάται :

1. από την ηλεκτραρνητικότητα του υποκαταστάτη

Υποκαταστάτες που είναι δέκτες ηλεκτρονίων και επομένως σταθεροποιούν το αρνητικό φορτίο στο μόριό τους και ευνοούν τον ανιοντικό πολυμερισμό

Υποκαταστάτες που είναι δότες ηλεκτρονίων ευνοούν τον κατιοντικό πολυμερισμό

Υποκαταστάτες που δεν είναι ούτε δότες ούτε δέκτες ηλεκτρονίων και άρα, ευννοούν την τον ριζικό πολυμερισμό

2. Το φαινόμενο του συντονισμού

Σε πολλές περιπτώσεις το ένα είδος πολυμεισμού επιρρεάζεται από το άλλο

τα βινυλαλογονίδια πολλαπλασιάζονται κυρίως με ριζικό πολυμερισμό, παρ' όλο που ο ηλεκτρονιόφιλος υποκαταστάτης τους ευνοεί τον ανιοντικό. Αυτό οφείλεται σε συντονισμό του υποκαταστάτη του αλογόνου με τον διπλό δεσμό που τελικά δεν είναι πια ούτε δέκτης ούτε δότης ηλεκτρονίων

Σε ιδιάζουσες συνθήκες είναι πιθανόν να έχουμε περισσότερους από έναν τρόπους πολυμερισμού

Α. Η ομολυτική διάσπαση δεσμού

Η ομολυτική διάσπαση του δεσμού, είναι η συμμετρική διάσπαση του δεσμού και συντελεί στην δημιουργία ριζών

Παραδείγματα εκκινητών της αντίδρασης ομολυτικής διάσπασης

Στον ριζικό πολυμερισμό του αιθυλένιο σαν παράδειγμα οι εκκινητές που χρησιμοποιούνται μπορεί να είναι υπεροξείδια (υπεροξείδιο του βενζολίου) ή υπερθειικά ή αζωτοενώσεις και λόγω του ότι ο πολυμερισμός του αιθυλενίου παρουσιάζει δυσκολίες, χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα υψηλή θερμοκρασία και πίεση

Παραδείγματα μονομερών που ενεργοποιούνται με ομολυτική διάσπαση του δεσμού

Στον πολυμερισμό με δημιουργία ριζών συμμετέχουν μονομερή που σταθεροποιούν το αρνητικό φορτίο στο μόριό τους και διαθέτουν αντικαταστάτες που συμπεριφέρονται ουδέτερα, δηλαδή δεν είναι ούτε δότες ούτε δέκτες ηλεκτρονίων και άρα, ευννοούν την τον ριζικό πολυμερισμό όπως το φαινύλιο

Β. Ετερολυτική δίαπαση του μονομερούς

Τι είναι ο πολυμερισμός: ουσία και εφαρμογή - skb100.ru

Αν έχουμε απαρχητή αυτός προκαλεί ετερολυτική ανόρθωση που συντελούν στην διάσταση του διπλού δεσμού με την δημιουργία ιόντών

Ο ιοντικός πολυμερισμός ξεκινά από ιόντα ή από ζεύγη ιόντων και χαρακτηρίζεται από υψηλα ποσοστά της αντίδρασης και ελεγχόμενο μοριακό βάρος

Ο απαρχητής που προκαλεί ετερολυτική διάσπαση του δεσμού με το σπάσιμο του δεσμού με ασύμμετρο τρόπο συντελεί στην δημιουργία ιόντων . Το δεσμικό ζεύγος ηλεκτρονίων λαμβάνεται από ένα άτομο το οποίο μετατρέπεται σε αρνητικό ιόν ενώ το άλλο άτομο του δεσμού δεν παίρνει ηλεκτρόνια από τον δεσμό και μετατρέπεται σε κατιόν

Ανιοντικός πολυμερισμός

Στον ανιοντικό πολυμερισμό συμμετέχουν μονομερή που σταθεροποιούν το αρνητικό φορτίο στο μόριό τους

Παράδειγμα, οι ολεφίνες που έχουν υποκαταστάτες τέτοιους που είναι δέκτες ηλεκτρονίων και επομένως σταθεροποιούν το αρνητικό φορτίο στο μόριό τους

και έτσι προχωρούν σε δομές συντονισμού.

Τέτοιοι υποκαταστάτες είναι τα -NO₂, -CN, -OP, -CONH₂.

Κατάλληλος εκκινητής είναι το αλκυλολίθιο

Κατιοντικός πολυμερισμός

Στον κατιοντικό πολυμερισμό συμμετέχουν μονομερή που σταθεροποιούν το θετικό φορτίο στο μόριό τους

Συνήθως τα μονομερή αυτά είναι άπολα όπως το βουταδιένιο, το ισοπρένιο, αλλά και πολικά όπως τα ακρυλικά και οι βυνιλοκετάνες. Αν υπάρχουν υποκαταστάτες εκείνοι που ευννοούν τον κατιοντικό πολυμερισμό είναι αυτοί που είναι δότες ηλεκτρονίων όπως τα αλκύλια.

Εκκινητές στον κατιοντικό πολυμερισμό

Εδώ χρησιμοποιούνται μέταλλα μετάπτωσης ως καταλύτες, που διασπούν ετερολυτικά τον διπλό δεσμό και σχηματίζουν καρβοιόν

Στον κατιοντικό πολυμερισμό οι εκκινητές που χρησιμοποιούνται είναι συνήθως ενώσεις μετάλλων μετάπτωσης οι οποίοι διασπούν ετερολυτικά τον διπλό δεσμο για να σχηματίσουν καρβοκατιόν.

Στη συνέχεια για την ανάπτυξη του πολυμερούς, το κατιόν ανάπτυξης συνδέει τον επόμενο σύνδεσμο του μονομερούς, επιμηκύνοντας την πολυμερή αλυσίδα

Γ. Πολυμερισμός πολυσυμπύκνωσης

Πολυμερισμός με συμπύκνωση ή στερεοεκλεκτικός, είναι ο πολυμερισμός στον οποίο έχουμε συνένωση των μονομερών με ταυτόχρονη αποβολή μικρών μορίων όπως νερό, μεθανόλη κ.λ.π. Πολυμερή συμπύκνωσης είναι τα πολυαμίδια, οι πολυακετάλες και οι πολυεστέρες

Στον πολυμερισμό συμπύκνωσης η ανάπτυξη του πολυμερούς ακολουθεί τον τρόπο του βαθμιδωτού πολυμερισμού, (step grawth polymerization)

Στην συνέχεια δύο ή περισσότερες λειτουργικές ομάδες αντιδρούν μεταξύ τους με ταυτόχρονο σχηματισμό υποπροϊόντων χαμηλών μοριακών βαρών όπω το νερό ή η αμμωνία. Οι λειτουργικές ομάδες που αντιδρούν μεταξύ τους μπορεί να είναι ΟΗ- , COOH- , -NH₂ ,.

Το τελικό προϊόν συμπύκνωσης εξαρτάται από τον αριθμό των ακραίων χαρακτηριστικών ομάδων των μονομερών που μπορούν να αντιδράσουν.

Αν το μονομερές περιέχει δύο λειτουργικές ομάδες σχηματίζεται αλυσίδα πολυμερούς αν περιέχει τρεις σχηματίζεται τρισδιάστατο πολυμερές και διασταυρώμενο

Μονομερή με μια ακραία χαρακτηριστική ομάδα δίνουν πολυμερή μικρού σχετικά μοριακού βάρους.

Πολυμερή συμπύκνωσης με αφαίρεση νερού είναι οι πρωτεϊνες (πεπτιδικός δεσμός)

Επισκόπηση εικόνα Ο πολυμερισμός που γίνεται για την παρασκευή αλειφατικών πολυαμιδίων (αμιδικός δεσμός)

Είναι συμπολυμερισμός και πραγματοποιείται με την βοήθεια ίσων μερών δύο μονομερών, ενός δικαρβονικού οξέος και μιας διαμίνης.

Στο ναυλον προστίθενται και δύο αριθμητικά επιθέματα , που καθορίζουν τους αριθμούς των ανθράκων που δίνονται από τα μονομερή πρώτα της διαμίνης και μετά του οξέος όπως στο νάιλον-6,6 τα μονομερή είναι η εξαμέθυλοδιαμίνη και το εξανοδιϊκό ή απιδικό οξύ ενώ

νάιλον-4,6 τα μονομερή είναι η τετραδιαμίνη και το εξανοδιϊκό ή απιδικό οξύ

Άλλα ανάλογα πολυμερή είναι οι πολυουρεθάνες που είναι η ένωση μιας πολυόλης και του ισοκυανικού οξέος

Τα πολυμερή συμπύκνωσης μπορεί να είναι βιοδιασπάσιμα

Δ. Πολυμερισμός πολυμετάθεσης ομαδικής μεταφοράς

Ο πολυμερισμός ομαδικής μεταφοράς γίνεται σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες. Η εναρξη γίνεται με αμφίδρομη συντονισμένη αντίδραση μεταξύ εκκινητή και του μονομερούς που συνοδεύεται με μεταφορά ομάδας. Το αποτέλεσμα αυτής της μεθόδου είναι η απόκτηση πολυμερών χαμηλού μοριακού βάρους γιατί κατά τον πολυμερισμό αυτόν πολλές αλυσίδες αναπτύσσονται ταυτόχρονα. Μόνο ορισμένες από αυτές τις αντιδράσεις έχουν μελετηθεί και καταγραφεί.