Natuurlijk polymeer - toepassing van de formule en

De meeste moderne bouwmaterialen, medicijnen, weefsels, huishoudelijke artikelen, verpakkingen en verbruiksartikelen zijn polymeren. Dit is een hele groep verbindingen die onderscheidende kenmerken hebben. Er zijn veel van hen, maar ondanks dit blijft het aantal polymeren groeien. Immers ontdekken synthetische chemici steeds meer nieuwe stoffen. Tegelijkertijd was het natuurlijk polymeer dat te allen tijde een bijzondere betekenis heeft. Wat zijn deze geweldige moleculen? Wat zijn hun eigenschappen en wat zijn de eigenschappen? We zullen deze vragen in de loop van het artikel beantwoorden.

Polymeren: algemene kenmerken

Vanuit het oogpunt van de chemie is het gebruikelijk een polymeer met een enorme moleculaire massa te overwegen: van meerdere duizend tot miljoen eenheden. Echter, naast deze functie, zijn er nog meer, volgens welke stoffen precies kunnen worden ingedeeld als natuurlijke en synthetische polymeren. Dit zijn:

• Constante herhalende monomere verbindingen, die door middel van verschillende interacties verbonden zijn;
• De mate van polymerisatie (dat wil zeggen het aantal monomeren) moet zeer hoog zijn, anders wordt de verbinding als een oligomeer beschouwd;
• Bepaalde ruimtelijke oriëntatie van de macromolecule;
• Een reeks belangrijke fysisch-chemische eigenschappen, die alleen voor deze groep kenmerkend zijn.

In het algemeen is de stof van de polymeer aard vrij gemakkelijk te onderscheiden van de andere. Men moet alleen maar naar zijn formule kijken om dit te begrijpen. Een typisch voorbeeld is het bekende polyethyleen, dat veel voorkomt in het dagelijks leven en de industrie. Het is het product van een polymerisatiereactie waarin een onverzadigde koolwaterstof van etheen of ethyleen binnenkomt. De reactie in algemene vorm is als volgt geschreven:

NCH2 = CH2- (-CH-CH-) _n , waarbij n de mate van polymerisatie van de moleculen is, waarbij wordt aangegeven hoeveel van de monomeereenheden in zijn samenstelling zijn.

Ook, als voorbeeld kunnen we vermelden dat een natuurlijk polymeer, dat bekend is voor iedereen, zetmeel is. Daarnaast behoren amylopectine, cellulose, kippenproteïne en veel andere stoffen tot deze groep verbindingen.

Reacties, waardoor macromolecules kunnen vormen, zijn van twee types:

• polymerisatie;
• polycondensatie.

Het verschil is dat in het tweede geval de interactieproducten laagmoleculair zijn. De structuur van het polymeer kan verschillend zijn, het hangt af van de atomen die het vormen. Linearvormen worden vaak aangetroffen, maar er zijn ook driedimensionale mazen, zeer complex.

Als we praten over de krachten en interacties die de monomeerverbindingen bij elkaar houden, dan kunnen we een paar basiselementen identificeren:

• Van der Waals krachten;
• Chemische bindingen (covalent, ionisch);
• Elektronostatische interactie.

Alle polymeren kunnen niet in één categorie worden gecombineerd, aangezien zij een totaal andere aard hebben, een vorm van vorming en ongelijke functies uitvoeren. Hun eigenschappen variëren ook. Daarom is er een classificatie waarmee alle vertegenwoordigers van deze groep stoffen in verschillende categorieën kunnen worden verdeeld. Het kan op meerdere tekens zijn gebaseerd.

Indeling van polymeren

Als we de kwalitatieve samenstelling van de moleculen baseren, dan kunnen alle betrokken stoffen in drie groepen worden bepaald.

1. Organisch - dit zijn die die atomen van koolstof, waterstof, zwavel, zuurstof, fosfor, stikstof bevatten. Dat wil zeggen die elementen die biogeen zijn. Voorbeelden zijn massa: polyethyleen, polyvinylchloride, polypropyleen, viscose, nylon, natuurlijk polymeer-eiwit, nucleïnezuren enzovoort.
2. Elementorganichnye - zoals die wat extern anorganisch en niet- biogeen element bevat. Meestal is het silicium, aluminium of titanium. Voorbeelden van dergelijke macromoleculen zijn: organisch glas, glaspolymeren, composietmaterialen.
3. Anorganisch - in het hart van de keten zijn siliciumatomen, niet koolstof. Radicals kunnen ook deel uitmaken van laterale takken. Ze werden heel recent ontdekt, in het midden van de 20ste eeuw. Gebruikt in de geneeskunde, bouw, engineering en andere industrieën. Voorbeelden: siliconen, cinnabar.

Als we polymeren door hun oorsprong verdelen, kunnen we drie groepen onderscheiden.

1. Natuurlijke polymeren, waarvan het gebruik sinds de oudheid alomvattend is geïmplementeerd. Dit zijn dergelijke macromoleculen, voor de creatie waarvan de man geen moeite heeft gedaan. Ze zijn producten van de reacties van de natuur zelf. Voorbeelden: zijde, wol, eiwit, nucleïnezuren, zetmeel, cellulose, leer, katoen en anderen.
2. Kunstmatige. Dit zijn dergelijke macromoleculen die door de mens worden gecreëerd, maar op basis van natuurlijke analoges. Dat wil zeggen dat de eigenschappen van een reeds bestaand natuurlijk polymeer gewoon verbeteren en veranderen. Voorbeelden: kunstmatige rubber, rubber.
3. Synthetisch - dit zijn polymeren, in de schepping waarvan slechts een persoon participeert. Er zijn geen natuurlijke tegenhangers voor hen. Wetenschappers ontwikkelen methoden voor de synthese van nieuwe materialen, die zouden worden onderscheiden door verbeterde technische kenmerken. Zo worden synthetische polymere verbindingen van verschillende soorten geboren. Voorbeelden: polyethyleen, polypropyleen, viscose, acetaatvezel en dergelijke.

Er is nog een kenmerk dat onder de scheiding van de betrokken stoffen in groepen ligt. Dit is de reactiviteit en thermische stabiliteit. Er zijn twee categorieën in deze parameter:

• thermoplast
• thermoharders.

De oudste, belangrijke en bijzonder waardevolle is nog steeds een natuurlijk polymeer. De eigenschappen zijn uniek. Daarom zullen we deze categorie macromoleculen overwegen.

Welke stof is een natuurlijk polymeer?

Om deze vraag te beantwoorden, kijk eerst om je heen. Wat omringt ons? Levende organismen rondom ons die voeden, ademen, reproduceren, bloeien en fruit en zaden geven. En wat zijn ze vanuit het moleculaire oogpunt? Dit zijn zulke verbindingen als:

• eiwitten;
• Nucleïnezuren;
• polysacchariden.

Dus, het natuurlijke polymeer is elk van de bovenstaande verbindingen. Zo blijkt dat het leven rondom ons alleen bestaat door de aanwezigheid van deze moleculen. Van de vroegere tijden gebruikten mensen klei, mortel en mortel om een huis, geweven garens van wol te maken, katoen, zijde, wol en dier te gebruiken om kleding te creëren. Natuurlijke organische polymeren begeleidden de persoon in alle fasen van zijn vorming en ontwikkeling en hielp hem op vele manieren de resultaten te realiseren die we vandaag hebben.

De natuur zelf gaf alles om ervoor te zorgen dat het leven van mensen zo comfortabel mogelijk was. Met verloop van tijd werd rubber ontdekt, zijn opmerkelijke eigenschappen werden verduidelijkt. De mens leerde het gebruik van zetmeel voor voedingsdoeleinden, in technisch-cellulose. Het natuurlijke polymeer is ook kamfer, die ook uit de oudheid bekend is. Harsen, eiwitten, nucleïnezuren zijn alle voorbeelden van de onderzochte verbindingen.

Structuur van natuurlijke polymeren

Niet alle vertegenwoordigers van deze klasse stoffen zijn identiek geregeld. Zo kunnen natuurlijke en synthetische polymeren aanzienlijk variëren. Hun moleculen zijn zo georiënteerd dat het het meest winstgevend en handig is om vanuit het energie-oogpunt te bestaan. Tegelijkertijd kunnen veel natuurlijke soorten zwellen en hun structuur verandert in het proces. Er zijn verschillende meest voorkomende varianten van de kettingstructuur:

• lineaire;
• vertakt;
• stervormige;
• vlak;
• mesh;
• tape;
• kam.

Kunstmatige en synthetische vertegenwoordigers van macromoleculen hebben een zeer grote massa, een groot aantal atomen. Ze worden gemaakt met speciaal toegewezen eigenschappen. Daarom is hun structuur oorspronkelijk gepland door de mens. Natuurlijke polymeren zijn vaak ofwel lineair of in structuur.

Voorbeelden van natuurlijke macromoleculen

Natuurlijke en kunstmatige polymeren liggen zeer dicht bij elkaar. Immers, de eerstgenoemde worden de basis voor de oprichting van deze laatste. Voorbeelden van dergelijke transformaties zijn veel. Hier zijn enkele van hen.

1. Conventioneel melkwit kunststof is een product verkregen door het verwerken van salpeterzuur van cellulose met de toevoeging van natuurlijke kamfer. De polymerisatiereactie resulteert in het solidificeren van het verkregen polymeer en omzetting naar het gewenste product. Een weekmaker - kamfer maakt het mogelijk om te verzachten wanneer het verwarmd wordt en de vorm verandert.
2. Acetaat zijde, koper-ammoniakvezel, viscose zijn alle voorbeelden van die garens, vezels die op basis van cellulose worden geproduceerd. Stoffen gemaakt van natuurlijk katoen en linnen zijn niet zo sterk, niet glanzend, gemakkelijk verfrommeld. Maar kunstmatige analogen van hun tekortkomingen worden beroofd, waardoor hun gebruik zeer aantrekkelijk is.
3. Kunststenen, bouwmaterialen, mengsels, lederen zijn ook voorbeelden van polymeren verkregen op basis van natuurlijke grondstoffen.

Een stof die een natuurlijk polymeer is, kan in zijn ware vorm worden gebruikt. Er zijn veel voorbeelden:

• colofonium;
• amber;
• zetmeel;
• amylopectine;
• cellulose;
• bont;
• wol;
• katoen;
• zijde;
• cement;
• klei;
• kalk;
• eiwitten;
• Nucleïnezuren en ga zo maar door.

Uiteraard is de klasse van verbindingen die we overwegen heel erg talrijk, praktisch belangrijk en zinvol voor mensen. Bekijk nu meer gedetailleerde vertegenwoordigers van natuurlijke polymeren, die momenteel zeer op de vraag staan.

Zijde en wol

De formule van natuurlijk zijdepolymeer is complex, omdat de chemische samenstelling ervan uitgedrukt wordt door de volgende componenten:

• fibroin;
• sericine;
• wassen;
• vetten.

Het belangrijkste eiwit zelf is fibroïne, het bevat verschillende soorten aminozuren. Als u de polypeptideketting representeert, ziet het er zo uit: (-NH-CH2-CO-NH-CH (CH3) -CO-NH-CH2-CO-) _n. En dit is slechts een deel ervan. Als we ons voorstellen dat een even complexe molecule sericine-eiwit deze structuur met behulp van van der Waals-krachten toetreedt, combineren ze samen in één enkele conformatie met wassen en vetten, dan is het begrijpelijk waarom het moeilijk is om de formule van natuurlijke zijde af te beelden.

Tot op heden wordt het grootste deel van dit product door China geleverd, omdat er op zijn uitgestrekte gebieden een natuurlijke habitat bestaat van de belangrijkste producent - zijderworm. Voorheen, sinds de oudste tijden, werd natuurlijke zijde zeer gewaardeerd. Alleen edele, rijke mensen konden zich van hem kleren veroorloven. Vandaag veel eigenschappen van deze stof verlaten veel te wensen over. Zo magnetiseert en magnetiseert het sterk, bovendien komt het in de zon verloren en dimt. Daarom, meer in het gebruik van kunstmatige derivaten op basis daarvan.

Wol is ook een natuurlijk polymeer, omdat het een product is van de vitale activiteit van de huid en talgkliere van dieren. Op basis van dit eiwitproduct wordt breiwerk geproduceerd, die, zoals zijde, een waardevol materiaal is.

zetmeel

Natuurlijk polymeerzetmeel is een product van het plantenleven. Ze produceren het als gevolg van het proces van fotosynthese en accumuleren in verschillende delen van het lichaam. De chemische samenstelling ervan:

• amylopectine;
• amylose;
• alfa-glucose.

De ruimtelijke structuur van zetmeel is zeer vertakt, ongecontroleerd. Dankzij het in de samenstelling opgenomen amylopectine kan het in water zwellen, waardoor een zogenaamde pasta wordt omgezet. Deze colloïdale oplossing wordt gebruikt in engineering en industrie. Geneeskunde, de voedingsindustrie, de fabricage van behangkleefstoffen zijn ook gebruiksgebieden van deze stof.

Onder de planten die de maximale hoeveelheid zetmeel bevatten, kunnen we onderscheiden:

• maïs;
• aardappelen;
• rijst;
• tarwe;
• cassave;
• haver;
• boekweit;
• bananen;
• sorghum.

Gebaseerd op dit biopolymeer bakbrood, maak pasta, gekookte gelei, pap en andere voedingsproducten.

cellulose

Vanuit het oogpunt van chemie is deze stof een polymeer waarvan de samenstelling wordt uitgedrukt door de formule (C6H5O5) _n . De monomeerverbinding van de keten is beta-glucose. De belangrijkste plaatsen van cellulose-inhoud zijn celwanden van planten. Daarom is hout een waardevolle bron van deze verbinding.

Cellulose is een natuurlijk polymeer dat een lineaire ruimtelijke structuur heeft. Het wordt gebruikt voor de productie van de volgende soorten producten:

• Pulp- en papierproducten;
• Kunstbont;
• Verschillende soorten kunstvezels;
• katoen;
• plastics;
• Rokloos poeder;
• Film en ga zo maar door.

Het is duidelijk dat het industrieel belang ervan groot is. Om deze verbinding te kunnen gebruiken in de productie, moet het eerst uit planten worden geëxtraheerd. Dit wordt gedaan door langdurig koken van hout in speciale apparaten. Verdere verwerking, evenals de reagentia die worden gebruikt voor de spijsvertering, zijn verschillend. Er zijn verschillende manieren:

• sulfiet;
• nitraat;
• soda;
• sulfaat.

Na deze verwerking bevat het product nog steeds onzuiverheden. Dit is gebaseerd op lignine en hemicellulose. Om zich ervan te ontdoen, wordt de massa behandeld met chloor of alkali.

In het menselijk lichaam zijn er geen dergelijke biologische katalysatoren die dit complexe biopolymeer kunnen splitsen. Echter, sommige dieren (herbivoren) hebben daaraan aangepast. In hun maag vestigen bepaalde bacteriën zich af, welke voor hen doen. In ruil hiervoor ontvangen micro-organismen energie voor leven en leefomgeving. Deze vorm van symbiose is uitermate gunstig voor beide partijen.

rubber

Dit is een natuurlijk polymeer dat waardevolle economische waarde heeft. Het werd eerst beschreven door Robert Cook, die het ontdekte in een van zijn reizen. Het is zo gebeurd. Op het eiland geland, waarop de inboorlingen, die hem onbekend waren, leefden, werd hij door hun gastvrij ontvangen. Zijn aandacht werd aangetrokken door lokale kinderen die een ongewoon onderwerp speelden. Dit bolvormige lichaam stond weg van de vloer en sprong hoog op en kwam terug.

Toen de lokale bevolking vroeg over wat dit speeltje maakte, ontdekte Cook dat het sap van een van de bomen - Hevea - stiffens. Veel later bleek dat dit het biopolymeerrubber is.

Het chemische karakter van deze verbinding is bekend - isopreen, onderworpen aan natuurlijke polymerisatie. De rubberformule (C ₅ H ₈ ) _n . De eigenschappen, waardoor het zo hoog gewaardeerd is, zijn als volgt:

• elasticiteit;
• Slijtvastheid;
• Elektrische isolatie;
• Waterbestendigheid.

Er zijn echter nadelen. In de kou wordt het bros en bros, en op de hitte - kleverig en kleverig. Daarom was het nodig om analoges van kunstmatige of synthetische basis te synthetiseren. Vandaag worden rubbers wijd gebruikt voor technische en industriële doeleinden. De belangrijkste producten op basis van hen:

• rubber;
• ebbenhout.

amber

Het is een natuurlijk polymeer, omdat de hars in zijn structuur, fossiele zijn vorm. Ruimtelijke structuur - brick amorf polymeer. Licht ontvlambaar, kan het de vlam van een wedstrijd ontbranden. Het heeft de luminescentie eigenschappen. Dit is een zeer belangrijke en waardevolle kwaliteit, die wordt gebruikt in sieraden. Ornamenten op basis van amber is erg mooi en in de vraag.

Daarnaast is het biopolymeer gebruikt in de medische doeleinden. Omdat het is vervaardigd schuurpapier verflagen op verscheidene oppervlakken.