Cos'è una reazione di polimerizzazione? Reazione alla polimerizzazione: equazione ed esempi

Per molto tempo, le persone hanno cercato di cogliere tutte le incredibili possibilità offerte dalla scienza chimica. Tuttavia, la maggior parte del molto importante dal punto di vista tecnico, le reazioni semplicemente non potevano essere eseguite a causa della mancanza delle attrezzature necessarie, semplicemente non è stata ancora costruita.

Il tempo è passato cervello umano ha emesso nuove soluzioni al problema. I dispositivi più incredibili, i mezzi tecnici, che hanno permesso alla chimica di entrare in una nuova era, il tempo di prodotti fatti di materiali polimerici, che la reazione di polimerizzazione ci dà, sono apparsi. Esempi di tali articoli sono estremamente numerosi: dalle fognature alle piccole forniture domestiche (sacchetti di plastica, piatti, giocattoli, imballaggi, ecc.).

Storia della scoperta

Fino al XIX secolo nessuno aveva mai sentito parlare di tali interazioni. Ciò era dovuto al fatto che le sostanze stesse che potevano polimerizzare erano sconosciute. Tuttavia, a metà di questo secolo sono stati ricevuti:

• acido metacrilico;
• isoprene;
• cloruro di vinile;
• stirene e altri.

È diventato chiaro quali proprietà possono avere questi composti. Sono comparsi i primi tentativi di dimostrare empiricamente che una qualsiasi delle suddette sostanze nella reazione di polimerizzazione entra molto volentieri e si forma con questi prodotti preziosi e insoliti.

Da allora, questi processi iniziarono ad essere eseguiti su larga scala, ma la loro essenza non era ancora chiara. Gli scienziati sono riusciti a far luce sull'enigma su come viene condotta la reazione di polimerizzazione.

Il contributo degli scienziati allo sviluppo delle conoscenze sui polimeri

Diamo un nome ai più grandi nomi nella storia della ricerca sui polimeri.

1. K. Ziegler è un chimico tedesco che ha dato un enorme contributo allo sviluppo delle conoscenze su polimeri, composti organometallici, meccanismi dei processi di reazione. È diventato il vincitore del premio più famoso nel campo della scienza.
2. G. Staudinger - scienziato tedesco, chimico professionista. Indicò la natura dei legami chimici nei polimeri, scoprì una delle reazioni, prese il suo nome.
3. BV Byzov è uno scienziato domestico. Il primo a sviluppare una tecnica per la sintesi della gomma dai prodotti petroliferi.
4. S. V. Lebedev - scienziato russo, chimico-sintetico. La prima scuola organizzata per studiare composti organici. Lavorando in team con i miei colleghi, ho sviluppato un metodo per ottenere gomma su scala industriale.

Che cos'è una reazione di polimerizzazione, su cosa si basa e come viene svolta? Tutti questi grandi chimici hanno studiato e dettagliato questo. Da allora, cioè dal 20 ° secolo, le sintesi di composti polimerici si sono diffuse e hanno iniziato una nuova era di sviluppo e sviluppo.

Reazione alla polimerizzazione: concetto generale

Se diamo una caratteristica generale di queste interazioni, allora prima di tutto si dovrebbe notare la capacità di non tutti i composti di entrare in tali sintesi. Di composti inorganici, la reazione di polimerizzazione è caratteristica delle seguenti sostanze:

• zolfo di plastica;
• fosforo nero e rosso;
• policumulin e carbin;
• polifosfati;
• selenio e tellurio di una speciale struttura a catena;
• acido silicico e il suo ossido;
• molti polimeri di rete naturale che costituiscono la crosta.

Questi composti stessi sono strutture polimeriche. Se parliamo direttamente delle reazioni stesse, come risultato del quale si ottengono i prodotti della struttura polimerica, qui le sostanze iniziali sono quei composti organici nella struttura di cui esiste almeno un legame multiplo. Non importa, doppio, triplo o due doppio e così via.

Pertanto, una sostanza vulnerabile ad un legame multiplo entra nella reazione di polimerizzazione. È questa caratteristica che rende le connessioni in grado di distruggere rapidamente la struttura originale e trasformarsi in combinazioni completamente nuove. Molecole di origine da composti organici può essere:

• alcheni;
• alchini;
• alkadienes;
• aldeidi;
• alocarburi con un legame multiplo;
• derivati ​​del benzene;
• chetoni.

Ogni anno ci sono tutte nuove scoperte in quest'area e la reazione di polimerizzazione diventa possibile tra un numero enorme di sostanze.

Quali sono, per loro natura, tali interazioni? Il processo è ridotto alla compattazione della molecola e alla formazione di più legami di carbonio aggiuntivi tra le particelle. In altre parole, una reazione di polimerizzazione è una combinazione di unità di partenza più semplici, chiamate unità monomeriche, in una macrostruttura complessa - un polimero.

Tutto quanto sopra organico e sostanze inorganiche - Questi sono solo monomeri, che come risultato dell'interazione sotto l'influenza di certe condizioni vengono convertiti in catene polimeriche, grandi e lunghe. Peso molecolare il prodotto può essere davvero enorme, raggiungendo diverse decine e centinaia di migliaia di unità.

Dagli esempi descritti, è ovvio che, ad esempio, la reazione di polimerizzazione di alcani è impossibile, poiché la natura di questi idrocarburi non interrompe la rottura del legame e il consolidamento della struttura.

Esempi di polimeri

Si può capire quanto siano importanti e significative queste interazioni nella natura e nella vita umana, se si possono dare esempi di prodotti che dà la reazione di polimerizzazione. Questi includono sostanze come:

• acidi nucleici;
• proteine;
• polisaccaridi;
• gomme;
• gomma;
• vetro;
• ceramica;
• fibre;
• plastica e molti altri.

Diventa chiaro perché la reazione di polimerizzazione è così importante. Gli esempi dimostrano chiaramente che senza di essa l'esistenza stessa della vita è impossibile. E se parliamo del conforto che circonda una persona, sarebbe privato di molte cose senza materiali polimerici.

Classificazione di reazione

La distribuzione delle reazioni in questione in gruppi può essere basata su segni diversi. Considera la classificazione di alcuni di essi.

Per la natura delle unità monomeriche, la reazione di polimerizzazione può essere di due tipi:

1. Omopolimerizzazione, quando le stesse unità iniziali, i monomeri, prendono parte alla sintesi. Questo è il modo in cui vengono prodotti polivinilcloruro, polietilene di diverse pressioni, materiali in polipropilene.
2. La copolimerizzazione si basa sull'uso di diverse strutture monomeriche. Quindi sintetizzare alcuni tipi di gomme, gomma.

Per il tipo di inizio della reazione, cioè la sua iniziazione, si distingue:

• fotopolimerizzazione;
• termico;
• sotto l'azione della radiazione.

Per le caratteristiche del processo tecnologico si possono distinguere le reazioni stereoregolari, così come quelle che avvengono solo ad alta pressione.

Meccanismo di flusso

L'essenza di ciò che accade durante i processi di conversione dei monomeri in polimeri è piuttosto complicata. Cercheremo di descrivere i punti principali e le fasi.

1. Per cominciare, la formazione di particelle altamente reattive - i radicali. La loro formazione è causata da catalizzatori speciali - gli iniziatori del processo (perossido di idrogeno, idroperossidi organici e così via).
2. Quindi i radicali sono vincolati al punto di rompere il doppio legame e inizia la crescita dell'intera macrochain.
3. Lo stadio finale è la rottura della struttura dovuta alla compensazione di tutte le valenze degli elementi nei composti. Spesso, per controllare i prodotti ottenuti, viene realizzato un circuito aperto artificialmente. In questo modo puoi ottenere ulteriori sostanze a basso peso molecolare, più puro polimero.

Questo è il motivo per cui la reazione di polimerizzazione è caratteristica di composti con legami multipli.

Polimerizzazione di idrocarburi insaturi

Questi composti includono:

• alcheni - doppio legame;
• alchino: triplo legame;
• alcadiens: due doppi;
• i loro derivati ​​alogeni.

A seconda del tipo di prodotto che si desidera ottenere, scegliere il monomero originale. I primi e di maggior successo furono la sintesi di gomme e polietilene. Le persone moderne usano i pacchetti come contenitori per la spazzatura, il materiale da imballaggio, i film per le serre e in molte altre aree. Tuttavia, non pensano nemmeno a come questa stupefacente sostanza viene ottenuta e perché possa essere così diversa. Risulta che si basa sulla reazione di polimerizzazione dell'etilene. Cioè, il monomero iniziale è un idrocarburo alchenico costituito da due atomi di carbonio. La sua formula empirica (molecolare) è C ₂ H ₄ . È lui che entra nel processo di omopolimerizzazione con la formazione del prodotto corrispondente - polietilene di diversa qualità.

L'equazione di reazione si presenta così:

n (CH ₂ = CH ₂ ) → (-CH ₂ - CH ₂ -) _n , dove

n è il grado di polimerizzazione del monomero, che indica il numero di unità di partenza e quindi il loro numero nella macrochain.

A seconda delle condizioni di reazione, è possibile ottenere temperatura, catalizzatore, polietilene di alta e bassa pressione. Per le loro proprietà saranno molto diversi.

Ottenere gomme

Per la prima volta su come entrare nel nostro paese un polimero importante e prezioso come la gomma, parlato in epoca sovietica. Fu allora che S. V. Lebedev inventò un metodo che era diventato leggendario - la produzione di isomeri sintetici di gomma naturale a base di isoprene alcaliene. Allo stesso tempo, lo scienziato ha trovato la materia prima stessa in un modo per sintetizzarlo dall'alcol etilico derivato dalla base vegetale. Pertanto, i problemi relativi agli elevati costi di produzione sono stati risolti, è stato possibile ottenere la gomma in laboratorio.

Schematicamente, la reazione può essere rappresentata come: isoprene → gomma isoprene. Un altro nome per l'isoprene è il 2-metilbutadiene-1,3. Uno dei due doppi legami è coinvolto nella formazione di una macromolecola di gomma.

Ricevere gomma

La reazione di polimerizzazione dell'etilene (isoprene, clorisoprene) è molto importante. Tuttavia, la più significativa è la reazione del polimero di gomma reticolante con zolfo in un modo speciale. Questo processo è chiamato "vulcanizzazione". Il risultato è la gomma, che è di grande importanza economica e industriale.

Polimerizzazione dello stirene

I derivati ​​del benzene, come ad esempio lo stirene, sono anche in grado di polimerizzare (a differenza dei composti estremi, che non sono adatti a questo). Pertanto, la reazione di polimerizzazione degli alcani è impossibile a causa della loro bassa attività chimica e stabilità della molecola.

Lo stirene, d'altra parte, ha legami multipli, quindi è facilmente trasformabile in polistirolo. Questo materiale viene utilizzato per la produzione di materiali da imballaggio, stoviglie usa e getta, giocattoli, materiali isolanti e altri articoli.