Tananyagok a hallgatók számára (18
jelenteni az 1. sz. szerződést a
Oktatási és módszertani anyagok a hallgatók számára.
A "Polimerek kémia és technológiája"
Előadás 1. Mik a polimerek (1. dia)
Ez a kurzus célja a diákok rövid ismerete a modern tudomány, technológia és technológia fontos iránya - a polimerek (nagy molekuláris vegyületek) területén. Természetesen ez a rövid tanfolyam csak a nagyszabású terület minden problémájára vonatkozik. Mindazonáltal reméljük, hogy megkönnyítené, ha szükséges, továbbfejleszti ennek az iránynak a szükséges szakaszait.
Meg kell jegyeznünk, hogy a polimerek annyira beléptek a világunkba, hogy egyszerűen nem figyelünk arra, mi történt ez vagy az adott termékkel. Ugyanakkor a polimerekre alapozott tárgyak az emberi élet szinte minden területén megtalálhatók.
Például, arra utal, hogy az a tény, hogy egy személy hozza a (Slide 2), a használt termékek emberi élet (Slide 3), az élelmiszer-csomagolás (Slide 4) végül, a különféle orvosi eszközök (Slide 5).
2. Polimerek forrása
Hol származnak a polimerekből származó anyagok, amelyekből ezeket a termékeket gyártják?
Két polimer termelésforrás létezik. Ez a természetes tárgyaktól (főként növények és élőlények) való elkülönítés és különböző vegyi anyagok szintézise.
Ebben a tekintetben, hogy különbséget három osztály a polimerek - a természetes polimerek származó természetes tárgyak, szintetikus polimerek és szintetikus polimerek, amelyeket úgy kapunk, kémiai reakciók (transzformációk) természetes polimerek (6 tárgylemez).
E polimerek csoportjainak többsége, mindenesetre az ezekből készült termékek, amelyek szinte mindenki számára ismertek, elég jó. Ezt mondhatjuk például szintetikus polimerekről - polietilénről. amelyből különösen a mindennapi életben használt film az üvegházak, poliamidok (kapron és nejlon) fedésére szolgál, amelyekből különböző termékek, epoxi gyanták előállításához szálak készülnek. különösen a közös ragasztó, polietilén-tereftalát előállítására, amelyből műanyag palack készült (7. dia).
A poliszacharidok polimerjei ismert természetes polimerekként osztályozhatók. amellyel gyakran találkozunk az életben - cellulóz, keményítő, kitin, amely a rákok héjának alapja, a fehérjék. amelyek nélkül az élő szervezetek létfontosságú aktivitása lehetetlen, olyan nukleinsavak, amelyek az élőlények, köztük az emberek, a lignin öröklődésének jeleit hordozzák. ami a fás növények tömegének körülbelül 20-30% -a (Slide 8).
Ismert mesterséges polimerek, mint például acetil-- és nitrocellulóz, amelyek alapján szálak, membránok (első) fólia és fólia a por és egy (második), kitozán, a termék a dezacetilezési kitin, most úgy, mint egy értékes nyersanyag az orvosi iparban. (2-hidroxi-etil) keményítőt alkalmazunk komponenseként vérpótló (Slide 9).
3. Polimerek jelei
Milyen tulajdonságok lehetõvé teszik a polimerek elkülönítését más kémiai vegyületektõl és külön anyagkategóriába szétválaszthatók?
A szavakat „poli intézkedések”, „közel molekulájú”, „makromolekula”, „többszörösen dimenziós” vagy „makro molekuláris” kémia származik a görög „poli” - és egy csomó „makro” - nagy (10. dia).
Ezért a polimerek fogalmát nagy molekulatömegű anyagként állították elő, és egy ismétlődő egységekből álló (láncokból álló) láncban alakítottak ki. Elvileg ez a nézet helyes, de bizonyos kiegészítésekre van szükség, ahogy ez most már világos.
Először is, a nagy molekulatömegre vonatkozó követelmény. Valójában sok szintetikus és természetes polimer molekulatömege meghaladja az egymilliót. Másrészről azonban sok polimerekből származó termékek működési tartománya nagyon eltérő, és néha csak néhány ezer (Slide 11).
Másrészt, az ismert egyes vegyületek általában tulajdonítható, hogy a kis molekulatömegű, és amelyeknek a molekulasúlya közeledik molekulatömegű polimerek, amelyek megtalálják a valós alkalmazással, pl kábítószer rendszerekben, amikor teljes eltávolítását a polimer szükséges a testből miután betöltötte szerepét.
Az ilyen kis molekulatömegű vegyületek példája a toxin palatoxin, amelyet korallpolipokból extrahálnak (12. dia).
Összefoglalva elmondhatjuk, hogy a polimerek eltérő, rendkívül széles molekulatömeg-tartományban vannak, egyes esetekben az egyes összetett, kis molekulájú vegyületekhez közel (13. dia).
A következő szempont egy láncszerkezet. A polimerek ismereteinek első szakaszaiban hosszútengelyű molekulákkal (makromolekulákkal) rendelkező vegyületekké alakultak ki, néha kaotikusan elhelyezkedő keresztkötésekkel rendelkező térszerkezettel.
Azonban a makromolekuláris vegyületek kémiai és fizikai kifejlesztésével kimutatták, hogy a polimerek sok szerkezeti makromolekulával rendelkezhetnek - az egyszerű lineáristól a rendkívül összetettekig. Néhány ilyen struktúra látható ezen a diaponáción (14. dia). Mint látható, itt vannak a leggyakoribb lineáris, elágazó és térbeli struktúrák, valamint a ritkabb és speciálisan szintetizált poli-toxánok, dendrimerek és mások. Fontos azonban, hogy mindezen struktúrákban megkülönböztethető legyen a makromolekula alapját képező láncfragmensek.
A polimer lánc szerkezetéről az ismétlődő egységek kombinációja. Meg kell jegyezni, hogy valóban, a legtöbb polimer, minden esetben, szintetikus nyert egyetlen forrása a kis molekulatömegű vegyületet (monomer) figyelhető meg az ismétlődő áramköri egységek (egység), a monomer-származékok, amint azt a tárgylemezen. Ugyanakkor ismert polimer lánc fehérjék vannak kialakítva származó egység több, mint 20 aminosavat, ahol oldalsó csoportok. (Slide 15). Ugyanez mondható el a szerkezet a lánc nukleinsavak, amit figyelembe kell venni a következő fejezetben. Így ez a követelmény, hogy szükségszerűen ismétlődő szerkezeti egységei a polimer lánc teljesen hagyományos.
Végül, szem előtt kell tartani, hogy a nagy molekulájú vegyületek kémiai módszereit is használják kis molekulatömegű anyagok előállítására. Így például egy kis molekulatömegű monomer telomerizációs polimerizációjával egy lánc-megszakító jelenlétében, # 969; a polimerek szintézisénél alkalmazott klórdénsav, amelynek molekulatömege kisebb, mint az ismert természetes egyedi sztearinsavvegyület (16. és 17. dia).
Így össze lehet foglalni, hogy az anyagnak a polimerekhez való hozzárendelése számos körülmények között elvégezhető (18. dia):
- A nagy molekulatömeg jelenléte általában a D-tól százmillióig terjedő tartományba esik.
- Makromolekuláris lánc jelenléte vagy nyomelem a polimer molekula komplexebb szerkezetében.
- Az ismétlődő láncok vagy láncfragmensek láncolatának jelenléte (nem mindig feltétlenül azonos, de általában közeli a természetben)
Ezenkívül olyan eljárások is, amelyek nem feltétlenül vezetnek nagy molekulájú vegyületek előállításához, hanem a polimer-kémiai törvények szerint járnak el, utalhatnak a nagy molekulájú vegyületek kémiai szférájára.
3. Polimerek formulái
Hogyan lehetséges a polimerek ábrázolása? A 19. dia (Slide 19) a kép különböző beállításait mutatja.
Természetesen, a teljes polimer lánc ábrázolják csak korlátozott körülmények között, például amikor megjelenítése néhány a makromolekulák a fehérjék és nukleinsavak, ahol minden link drámaian befolyásolja, például a térbeli szerkezet egy makromolekula, amely érinti a biológiai aktivitást.
Általában a polimer ugyanazon struktúrája látható a kapcsolaton keresztül, vagy az alapvető linkek halmazaként. Ezekben az esetekben a link képlet mindkét oldalon kötőjellel van kötve, amelyek kémiai linkeket, szögletes zárójeleket kötőjellel és kötőjelekkel ellátott ellipsziseket tartalmaznak.
Fontos, hogy a polimerek reakciói, amelyekben a kapcsolati csoportok részt vesznek, minden számítást a polimer egység figyelembevételével hajtunk végre, és a rendszerben való koncentrációját az úgynevezett módon fejezzük ki. (például literenként).
4. A polimerek osztályozása
A polimerek osztályozása a fő lánc kémiai szerkezetével, a fragmenseket körülvevő polimer tulajdonságait meghatározó csoportjaival és a polimer szerkezetével összhangban valósul meg. a lánc térbeli elrendezésével és annak oldalcsoportjaival meghatározva.
Így, összhangban a típusú atomok teszik ki a makromolekula, szerves polimerek vannak osztva, a láncban tartalmazó C, H, N, szervetlen, nem tartalmazó szénhidrogén-csoportok és a csoportok, és az elem-tartalmú mindkét típusú szerkezet (Slide 19).
A diák (20-23. Dia) példákat mutat be ilyen különböző típusokra.
A fő láncba belépő atomok típusának megfelelően megkülönböztetik a homokillusztrációt (a legtöbb polimerhez, a karbokainhoz) és a heterokén polimereket. Az utóbbi esetben különböző típusú atomok léphetnek be a fő láncba (24. dia).
Példák a homo és heterokain polimerekre a diákon (Slide 25, 26).
Heterokán-polimerek esetében az adott csoporthoz való hozzárendelésüket a szénhidrogén-fragmensek között található lánc kémiai csoportosításának szerkezete, egyes esetekben a végcsoportok típusai határozzák meg.
Például egy dián (28. dia) például poliészterek, polikarbonátok, poliimidek, epoxi polimerek adhatók.
Ebben az esetben az ilyen csoportok a megfelelő kis molekulatömegű vegyületek származékai, amint azt a poliuretánokat tartalmazó dia (28. dia) mutatja.
Ezenkívül a polimerek tulajdonságait befolyásolja a szubsztituensek elhelyezése a főegységben. Az ilyen struktúrákat általában "fejfej" és "fejfej" nevezik (29. dia).
A polimerek kémiai szerkezete tükröződik a kémiai nómenklatúrájában. Mint ismeretes, számos kémiai vegyületek nómenklatúrája létezik. Az IUPAC nómenklatúrája hivatalosan elismert. A "Abstract Chemical Abstracts" főbb absztraktban elfogadott nómenklatúra kissé eltér ettől. Meg kell jegyezni, hogy ezeket a neveket a polimerek sok esetben rendkívül összetett, és a standard kémiai specifikáció (például, egy cikkben szabadalom) gyakran használt nevek történelmileg általában származik kiindulási monomer az előtag „poli-”.